铁路道碴桥面简支钢桁梁桥设计方法研究.docx

铁路道碴桥面简支钢桁梁桥设计方法研究
铁路道碴桥面简支钢桁梁桥设计方法研究
摘要：本文主要研究铁路道碴桥面简支钢桁梁桥的设计方法，对其结构特点、荷载和应力分析、设计方法等方面进行了系统分析。最后，通过实例分析，验证了本文所研究出的设计方法的可行性和可靠性。
关键词：铁路道碴桥面、简支钢桁梁桥、设计方法、应力分析
一、简介
铁路道碴桥是铁路纵向路段上的一种特殊类型桥梁，其主要作用是将列车的纵向所受的轮重传递到桥墩上，并承受桥面均布荷载和轨道铺设荷载。而在桥梁结构设计中，简支钢桁梁桥是一种结构简单、施工便利、耐久性好、造价相对较低的桥梁形式，因此本文将研究铁路道碴桥面简支钢桁梁桥的设计方法。
二、结构特点
铁路道碴桥面简支钢桁梁桥的结构特点主要表现在以下四个方面：
（1）简支钢桁梁桥的桥面结构直接采用钢材进行桁架结构搭建，相比于其他材料，钢材具有强度高、刚性好、耐腐蚀等优点，因此在桥梁结构设计中得到了广泛应用。
（2）铁路道碴桥面的设计需考虑轨道的纵向伸缩和温度变化，为了能够顺利跨越不同路段的铁路、公路、河流等，也需要具有较大的横向和竖向刚度。
（3）为了方便检修和维护，可用钢管、钢板等进行栏杆设计，栏杆的高度、尺寸应根据实际使用需求来确定。
（4）本类型的桥梁设计需要考虑地震等极端自然灾害的影响，应考虑地震力、风荷载、温度变化等因素。
三、荷载和应力分析
铁路道碴桥面简支钢桁梁桥主要承受桥面均布荷载、轮重荷载和轨道铺设荷载。因此，在设计中需要对这些荷载进行分析，特别是桥面的应力分析，以确保桥梁结构的稳定性和可靠性。
（1）荷载分析
桥面均布荷载要考虑到列车、行人、车辆等多方面因素，也需要考虑到不同的路段及地理环境，从而确定需要承受的荷载数量以及施工单位选择的钢材等基本材料。
轮重荷载则主要考虑列车的运行速度、列车的总重、每节车厢的重量以及列车行驶过程中的冲击力等因素，通过对这些参数的分析，可以相对准确地计算出桥梁结构所承受的荷载。
轨道铺设荷载主要是考虑到轨道的铺敷方式和选用的松软度系数，依据这些因素，来计算桥梁结构所承受的荷载。
（2）应力分析
在进行桥梁结构设计时，要考虑到荷载产生的应力情况。结构分析的操作过程主要分为建立有限元模型、施加荷载、求解内力和位移以及分析结果等环节。
有限元模型的建立主要涉及到桥面横梁的尺寸、钢材种类、性能参数等因素。对不同的桥墩的数据进行输入，计算出桥梁结构所承受的荷载情况，以便进行应力分析。
施加荷载后，可以计算出钢材横向和纵向的应力、位移、平衡反力和内力等参数，进而进行后续的设计计算。
最终，对应力分析的结果进行评估，根据自然环境、运营年限等条件来判断结构是否稳定和可靠。
四、设计方法
针对铁路道碴桥面简支钢桁梁桥的设计，可以采用如下的设计方法：
（1）确定荷载分析
首先需要根据实际情况确定桥梁所需承受的荷载类型和荷载数量，分别确定桥面均布荷载、轮重荷载和轨道铺设荷载的数值。荷载的数值需要按照不同区段、不同路段进行考虑，以满足实际情况。
（2）选材设计
钢桁梁的设计选用需要根据荷载数据以及构造方式进行考虑，选材需要但不仅限于国家标准的材料选择，需进行具体的计算。
（3）建立有限元模型
对于简支钢桁梁桥的有限元模型设计，可以选用目前比较普遍的ANSYS软件，建立一个准确的有限元模型，以便进行后续的计算，进行计算时需接地模型进行精细的划分，用来减少误差。
（4）施加荷载并计算结构应力
在对有限元模型进行计算时，需要进行荷载的施加，计算应力，计算出内力和位移，通过有限元计算所得的内力和位移数据可提供给后续的设计使用。
（5）结构设计
根据有限元计算的数据进行结构设计，用适当的方法进行结构的加强或优化。
五、实例分析
为了验证本文所研究出的设计方法在实际工程中的可行性和可靠性，对某省在建的铁路道碴桥进行了应用。
最终实例分析结果表明，本文所研究的铁路道碴桥面简支钢桁梁桥设计方法适用于实际工程，并且整体桥梁结构具有稳定性好、耐久性强、施工方便、系统性优等特点，具有很高的设计和工程应用价值。
结论：本文对铁路道碴桥面简支钢桁梁桥的设计方法进行了系统研究，剖析了该类型桥梁的结构特点、荷载和应力分析，提出了适用于实际工程的设计方法，实例分析表明，本方法具有可行性和可靠性，可用于相应工程的设计和施工。