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基于无应力状态控制法的钢桁梁桥起拱研究
摘要：
随着社会经济的发展，大跨度钢桥逐渐成为城市主干道与高速公路的重要组成部分。而桥梁的起拱是钢桥设计过程中一个非常重要的环节，起拱是否合理将直接影响到钢桥的安全性和承载能力。本文以无应力状态控制法为基础，研究了钢桁梁桥起拱的问题。通过数值仿真和实际构建的钢桁梁桥进行对比分析，得到以下结论：在钢桥起拱设计过程中，应注重起拱时的荷载分布和拉成应力的方向，以及钢梁的永久应力对其行为的影响。
关键词：无应力状态控制法；钢桥；起拱；荷载分布；永久应力
Abstract:
Withthedevelopmentofsocialeconomy,large-spansteelbridgeshavegraduallybecomeanimportantpartofurbanmainroadsandexpressways.Thearchingprocessofthebridgeisaveryimportantpartofthesteelbridgedesignprocess.Whetherthearchingisreasonablewilldirectlyaffectthesafetyandbearingcapacityofthesteelbridge.Basedonthestress-freestatecontrolmethod,thispaperstudiestheproblemofarchingofsteeltrussbridges.Bycomparingandanalyzingnumericalsimulationandactuallyconstructedsteeltrussbridges,thefollowingconclusionsaredrawn:Inthedesignprocessofsteelbridgearching,attentionshouldbepaidtothedistributionofloadsduringthearchingprocessandthedirectionoftension,aswellastheinfluenceofpermanentstressonitsbehavior.
Keywords:stress-freestatecontrolmethod;steelbridge;arching;loaddistribution;permanentstress
一、引言
随着城市发展和交通建设的加速，大跨度的钢桥逐渐成为主要的横跨江河的桥梁，其在城市交通建设中地位重要。起拱作为桥梁设计的一个重要环节，其设计是否合理将对钢桥的安全性和承载能力产生直接的影响。
本文以无应力状态控制法为基础，研究了钢桁梁桥起拱的问题。通过数值仿真和实际构建的钢桁梁桥进行对比分析，得出了一定的结论。
二、钢桥起拱的基本原理
2.1起拱的基本概念
起拱是指在钢桥设计中，通过预应力、预留空隙或者变截面等设计方法，使得桥梁在一定条件下发生弯曲变形，在桥梁的纵向区域内形成曲线形的结构形式。起拱可以使桥梁结构自重及荷载的作用下，得到合理的应力分布和较大的刚度，同时能够减小桥梁的挠度和中心下沉量，使得钢桥的承重性能提高。
2.2起拱的设计要点
(1)起拱的荷载分布及拉成应力的方向
起拱设计时，需要合理确定起拱荷载和起拱荷载的作用方式，同时也要关注起拱荷载对钢桥的应力分布和形变情况的影响。此外，钢桥的起拱过程中，还需注意拉成应力的方向，应保证起拱时钢梁的截面处于无应力状态。
(2)永久应力对起拱行为的影响
钢桥由于自重和变形，会受到一定的永久应力影响。设计钢桥起拱时，还需要考虑钢梁的永久应力对其起拱行为的影响，保证其在起拱过程中不产生剪切应力，以确保钢桥承载能力的稳定。
三、基于无应力状态控制法的钢桥起拱研究
3.1建立起拱模型
钢桁梁桥的起拱设计中，采用无应力状态控制法，先确定钢桥的无应力状态，然后力学分析得出起拱过程中应有的应变和受力。然后通过仿真分析以及实际建造验证，对起拱过程进行优化和调整，以最终得到合理的起拱设计方案。
3.2数值仿真分析
为了验证无应力状态控制法的可行性，以一座梁高为2.6m的钢桁梁桥为研究对象，分别采用有限元方法和无应力状态控制法进行数值仿真分析。结果显示，在起拱设计中，无应力状态控制法可以有效降低钢桁梁桥产生的应力和形变，使得起拱后钢桥的承载能力和稳定性得到提高。
3.3实际构建验证
为了验证无应力状态控制法的实用性，以一座实际建造的钢桁梁桥为研究对象，通过实测数据对其进行了分析。结果显示，在实际建造中，无应力状态控制法能够有效地调整起拱的荷载分布，使得钢桁梁桥的承载能力和稳定性均得到了提升。
四、结论
钢桁梁桥起拱是设计过程中的一个重要环节，起拱的合理性直接影响着钢桥