杭州湾跨海大桥Ⅱ合同施工栈桥第Ⅳ联力学性能计算与分析毕 业 设 计.doc

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1、目 录前言1目 录3摘 要I第一章 绪论31.1施工栈桥在桥梁工程桥的发展概况31.2栈桥的在桥梁工程中的应用31.3本课题背景介绍41.3.1工程概况41.3.2水文、地质与气候情况51.3.3栈桥功能构造51.4 本课题研究的主要内容6第二章 有限元分析方法及基本理论72.1 有限元分析方法概述72.2 基本理论72.2.1 弹性理论有关方程的矩阵表示72.2.2 虚位移原理与势能原理112.3 杆系有限元分析112.3.1平面等直杆的单元分析122.3.2 空间刚架单元刚度矩阵162.3.3 坐标变换182.4单元有限元原理192.4.1 用势能原理进行结构整体分析192.4.2 有限度

2、单元分析时虚位移原理的表述及证明22第三章 空间模型建立233.1 杭州湾跨海大桥项目概况233.2施工栈桥第联平面图243.3空间模型的建立25第四章 空间模型的计算与分析264.1单元选取264.2材料参数确定264.3截面几何性质274.4约束条件284.5计算工况确定284.6 计算数据及结果314.7 结论与展望32致 谢1参考文献1摘 要由于栈桥的种类越来越多，施工周期短，受力明确，成本低，受到越来越多施工单位的青睐，特别是一些在修建跨海大桥的单位，给桥梁工程的发展注入了新的活力。最近十几年来，施工栈桥在我国得到迅速发展。但是目前还没有专用施工栈桥的设计规范和施工技术规范，来具体指

3、导栈桥在工程实践研究，只能依据建筑行业的中经验并结合桥梁设计规范的有关条文进行指导实践，这对该种桥梁实际应用带来了一定的困难。本论文通过对栈桥进行空间建模，并借助结构分析软件SAP2000对该桥的刚度、强度、稳定性进行了计算分析，看是否满足要求，从而为栈桥的结构优化设计、成本节约提供了重要的参考因素。同时通过对绘图软件autoCAD与结构分析软件SAP2000的运用，加深了对有限元数值计算方法的了解，掌握结构内力计算和分析的基本原理。从而能提高自己的自学能力和解决实际问题的能力。为以后实际工作和研究打下一个坚实的基础。， 关键词：栈桥 施工栈桥 SAP2000 优化设计ABSTRACTDu t

4、o more and more the type of trestle., a short work cycle, the clear edge, low cost, which are more and more favored, especially in the construction of the bridge spanning the sea of units . Therefore, the development of bridge engineering is infused in fresh vitality with trestle. The past decade, c

5、onstruction of trestles in China have developed rapidly. However, there is no special construction trestle design specifications and construction specifications, to specific guidance the trestle on the engineering Practice Study. .It is only based on the experience of the construction industry combi

6、ned with a bridge design specifications for the guidance of the relevant provisions of the practice, which has been certain difficulties to the practical application of a bridge .Firstly it constructs a trestle space model. Then with the help of structural analysis software SAP2000, we calculated an

7、d analyzed the trestle. Stiffness , strength and stability to see whether or not to meet the requirements, so as to optimize the structure of bridge design, The end is to provide an important reference factor for the optimal design of the structure of trestles and cost savings. Simultaneously ,throu

8、gh to graphics software autoCAD and the structure analysis software SAP2000 utilization, I am deepening to the finite element numerical calculus method understanding. Then , I have grasped the structure endogenic force computation and the analysis basic principle, which can thus enhance own studies

9、independently ability and solution actual problem ability. It will build a solid foundation for the later practical work and the research.Keywords：trestle.，construction of trestles，SAP2000，optimal Design 第一章 绪论1.1施工栈桥在桥梁工程桥的发展概况栈桥是形状像桥的建筑物，建在车站、港口、矿山或工厂，用于装卸货物或上下旅客。在土木工程中，为运输材料、设备、人员而修建的临时桥梁设施，按采用的材

10、料分为木栈桥和钢栈桥。目前世界上最长的施工栈桥宁波杭州湾跨海大桥南岸施工栈桥，全长9444米，共633跨，是海上主桥施工物资供应及交通出入的唯一通道，也是整座跨海大桥施工的基础性工程和控制性工程。在铁路轮渡中，是供机车车辆驶上和驶下渡船的桥梁建筑物。在宽阔的河流、海峡等水域中，栈桥都是相对应地建筑在两岸，渡船的航线为S形。在较狭窄的江河中，栈桥是错开设置于两岸的，渡船的航线为V形。栈桥由桥墩、桥台、钢梁、跳板梁和升降机械设备等组成。栈桥的结构形式与桥梁基本相同，不同的是桥梁的梁部结构和轨面固定不动、全部跨越河道，栈桥的梁部结构和轨面可随水位的涨落而升降，轨面坡度可随之调节。此外，栈桥只伸入水域

11、一部分。栈桥的下部结构为混凝土或钢筋混凝土的桥墩和桥台；上部结构为钢板梁或钢桁梁。桥墩和桥台是支承桥梁上部结构和荷载的构筑物。桥台在栈桥靠岸一端，与路堤相连。跳板梁是连接栈桥和渡船的设备，它在栈桥入水的一端。中国长江上，芜湖至裕溪口间的芜湖轮渡、武昌至汉口间的武汉轮渡建有吊板式栈桥，均配用中型渡船，能渡运货车。南京至浦口间的南京轮渡建有螺杆式栈桥，配用大型渡船，能渡运客、货车辆。在冶金、煤炭、建材等许多行业中输送机栈桥是不可缺少的建筑物。栈桥的结构形式有砖结构、钢筋混凝土结构、钢桁架结构、钢网架结构等，这些结构形式的栈桥都具有各自的优缺点。钢桁架由于其比钢筋混凝土结构较易实现大跨度、且施工速度

12、快、结构受力明确，成为近年来许多新建矿井和选煤厂中栈桥的常用形式。而钢管球节点桁架较以往型钢桁架及网架结构在运行维护中有许多优势，整个桥体没有死角，防腐优于后两种结构，这些均大大降低了运行维护的费用。通过分析及经济技术比较可知，大跨度钢栈桥采用钢管球节点桁架是技术先进、经济合理的。由于栈桥施工是临时工程结构，具有半永久性的特点，在桥梁工程中得到了广泛的使用。随着的桥梁、道路体系的不断发展和完善，施工技术的不断提高，栈桥的种类也越来越多。栈桥的施工周期短，受力明确，成本低，受到越来越多施工单位的青睐，特别是一些在修建跨海大桥的单位。我国施工栈桥在桥梁工程中的运用始于十九世纪，公元1892初建的栈

13、桥，是青岛最早的码头。经1931年改建和1985年、1998年整修，现桥身长401.45米，其中引桥长236.1米,孔桥149.7米,。桥南端筑半圆形防波堤，堤内是一座具有民族风格的两层八角亭，金瓦朱壁，盔顶飞檐，题名“回澜阁”，回澜阁处三角形桥头长15.65米。而且我国最长的施工栈桥宁波杭州湾跨海大桥南岸施工栈桥，全长9444米，共633跨，是整座跨海大桥施工的基础性工程和控制性工程。由此可见，栈桥施工在我国工程建设中起着非常重要的作用。相对而言，国外的栈桥施工技术已得到广泛的应用，但还没有上升到计算机模拟的水平。总的来说，由于栈桥施工较易实现大跨度、且施工速度快，是临时工程结构，在国内外得

14、到广泛的应用。通过对施工栈桥进行强度、刚度、稳定性计算和分析，在安全条件下，更加合理利用材料，减少工程的支出成本，栈桥将会越来越受大家的欢迎。 1.2栈桥的在桥梁工程中的应用随着我国投资结构的调整和公路、桥梁建设行业的市场化，施工企业的竞争愈演愈烈，全行业步入了微利时代。为了能在激烈的市场竞争中得以生存，必须有优秀的人才资源和先进技术，才能设计出经济、美观、实用性桥梁和隧道。然而目前，有些施工企业因底子薄，冗员多，施工技术薄弱，想要在这个行业中生存，节约成本成了企业的重要因素之一，于是施工栈桥应运而生。钢栈桥的施工速度快，受力明确，经济合理的，运行维护费用较低，提高了建桥的经济效益。然而在施工

15、过程中，由于各种荷载作用和影响下，施工栈桥的强度、刚度、稳定性成了重要的控制因素。为了解决施工栈桥中强度、刚度、稳定性问题，我翻阅了各种有关栈桥的的力学分析和计算，为接下来的论文提供了重要的依据。 结构强度、刚度、稳定性是工程结构中经常遇到的问题。它们由来有悠久的历史。随着生产的发展，以及随着铁路车辆、船舶、飞机、新型建筑物和金属切削机床的发明和使用，提出了减轻构件自重、减少材料消耗量的要求。为此必须提高材料的强度。这就推动了冶金工业的发展，使高强度的金属例如刚、铝合金等材料逐渐成为主要的工程材料，从而使构件为了符合其强度要求所需要的截面尺寸有可能减少。然而，由于采用了细长的构件，荷载作用下的

16、变形就显著地增大。因此，保证构件的刚度就成为在计算中必须加以考虑的另一个方面。此外，由于细长杆件在受压时，又出现了丧失其原有平衡形态的稳定性问题，所以对构件进行稳定性计算，也成为理论计算中不可忽视的又一个方面。由此可见，在荷载作用下的构件需要进行强度、刚度、稳定性计算，是随着生产发展中不断出现的新问题而逐渐提出来的。栈桥构件正常工作的要求不仅要满足强度、刚度、稳定性要求，还必须尽可能的合理用材料和降低材料的消耗量，以节约资金或减轻构件的自身重量，前者往往要求多用材料，后者则要求少用材料，两者之间存在着矛盾。我们任务就是合理解决这个矛盾，在安全情况下尽可能的节约成本。然而现实中桥梁因强度、刚度，