[发明专利]一种连续钢桁梁预拱度设计方法

说明书

本发明公开了一种连续钢桁梁预拱度设计方法，获取具有起拱应力的钢桁梁预拱度及各杆件的初始长度；根据预拱度及各杆件的初始长度，通过几何法获取各杆件最终伸缩量及节点位置。运用本发明所述的一种连续钢桁梁预拱度设计方法，先获取具有起拱应力的钢桁梁预拱度及各杆件的初始长度，再根据该预拱度和初始长度，利用几何法能够准确得到每根杆件的最终长度及各节点的位置，由于几何法得到的各节点位置及各杆件长度为纯几何关系，自然没有起拱应力，最终得到无起拱应力的预拱度；根据该结果进行设计及施工放样，能够基本的消除起拱应力，进而节省材料及工程投资。

技术领域

本发明涉及钢桁梁领域，特别是涉及一种连续钢桁梁预拱度设计方法。

背景技术

大跨度铁路钢桁梁桥设计中一个很重要的方面就是设置预拱度，为使列车过桥时线路平顺、旅客舒适，提高线路的运行质量，《铁路桥梁钢结构设计规范》规定，桥跨结构应预设置预拱度，以抵消桥梁结构所受恒载和一半活载的挠度。

对于钢桁梁预拱度，由于考虑到预拱度的设置不影响桥面系，一般通过调整上弦杆节点处拼接缝值(本质为调整上弦杆长度)来实现。但是对于连续钢桁梁，仅仅依靠调整上弦杆的长度很难得到合理的预拱度值，因而不仅要考虑上弦杆，还需要考虑下弦杆、腹杆等。

现在常用的预拱度设计方法有多种，如几何法、位移荷载起拱法、升降温法等。

位移荷载起拱法，将预拱度值作为位移荷载，该方法原则上可行，但是可能会产生较大的起拱应力。

升降温法在钢桁梁桥的预拱度设置中已经有较多的应用，比如简支梁中，但是对于连续钢桁梁等超静定结构，该法易产生起拱应力，而起拱应力将导致结构总的应力水平增加，从而导致结构尺寸增大，浪费材料和投资。因此预拱度的设置必须考虑起拱反力及起拱应力，使起拱反力尽可能等于零，起拱应力尽可能小。采用升降温法设置预拱度时，由于杆件众多，又要考虑理论预拱度(恒载加一半活载挠度的负值)、起拱反力、起拱应力，所以用常规算法难以求解。对于连续钢桁梁等超静定结构，仅采用升降温法虽然能够获得较为合理的预拱度，但是很难从根本上解决起拱应力的问题。

现有的几何法设置预拱度只能用于比较简单的桁架结构，比如简支梁，对于复杂的连续钢桁梁几何法就无能无力。原因在于，对于简支梁预拱度一般通过改变上弦杆长度来实现，而下弦杆长度和腹杆长度均不变；由于下弦杆及腹杆长度已知，可以根据几何法放样得到考虑预拱度后上弦杆的长度；而对于复杂的连续钢桁梁，不仅要改变上弦杆长度，还要改变下弦杆及腹杆长度，因此下弦杆和腹杆长度都是未知数，无法采用几何法得到上弦杆的长度。

综上所述，为了使得结构设计考虑预拱度后不产生起拱应力，有必要研究一种新的连续钢桁梁预拱度设计方法。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的连续钢桁梁结构设计考虑预拱度后会产生起拱应力的问题，提供一种连续钢桁梁预拱度设计方法，不仅能够设置无起拱应力的预拱度，还能得到考虑预拱度后的几何位置关系。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种连续钢桁梁预拱度设计方法，

获取具有起拱应力的钢桁梁预拱度及各杆件的初始长度；

根据预拱度及各杆件的初始长度，通过几何法获取各杆件最终伸缩量及节点位置。

采用本发明所述的一种连续钢桁梁预拱度设计方法，先获取具有起拱应力的钢桁梁预拱度及各杆件的初始长度，再根据该预拱度和初始长度，利用几何法能够准确得到每根杆件的最终长度及各节点的位置，由于几何法得到的各节点位置及各杆件长度为纯几何关系，自然没有起拱应力，最终得到无起拱应力的预拱度；根据该结果进行设计及施工放样，能够基本的消除起拱应力，进而节省材料及工程投资。

优选地，该设计方法包括：