城际轨道交通某大跨度半漂浮体系斜拉桥静力分析

第28卷第4期

2012年2月

甘肃科技

Gansu Science and Technology

Vol .28No .4Feb .2012

城际轨道交通某大跨度半漂浮体系斜拉桥静力分析

王趁江

（广东珠三角城际轨道交通有限公司，广东广州510500）

摘

要：以城际轨道交通某主跨480m 的半漂浮体系斜拉桥为例，针对所选定的结构体系及构造，采用midas 软件进

行有限元静力分析。针对斜拉桥、主梁和桥塔主要受力构件进行了承载力检算，检算结果表明，所给定的尺寸及配筋满足承载力要求。所给出的研究结论可作为同类桥梁的设计提供借鉴参考之用。关键词：半漂浮体系；斜拉桥；静力分析中图分类号：U445

1工程背景

以城际轨道交通某斜拉桥为例，研究高震区大跨斜拉桥地震反应规律。某桥为主跨480m 的结合梁斜拉桥，

全桥跨径组合为（200+480+200）m 斜拉桥，如图1所示。该桥主梁采用结合梁，斜拉索采用空间扇形索面布置，

桥塔采用“宝瓶”形钢筋混凝土结构，塔高180m ，根据其形态和位置，分为上塔柱、中塔柱和下塔墩。

图1桥型布置

2有限元分析模型

2.1

有限元模型

采用midas 软件建立全桥有限元分析模型，如图2所示。桥塔及桥塔横梁、主梁离散为梁单元，斜拉索离散为桁架单元。全桥共划分为1417个节点，2468个梁单元，152个桁架单元。

图2有限元分析模型

2.2边界条件

斜拉索与主梁和桥塔间采用刚性连接；桥台、辅

助墩处横向、竖向自由度按刚性连接模拟，不约束转

动、

扭转自由度和纵向自由度；考虑桩基的柔性约束刚度，将桩基对桥塔的约束作用等效为刚度矩阵形式进行约束，考虑线性自由度和转动自由度的耦合约束效应。桥塔横梁与主梁之间竖向和横向均按刚性连接模拟，不约束转动自由度，根据不同的减隔振措施约束纵向自由度。2.3

关于非线性效应的考虑

斜拉桥的非线性主要表现在斜拉索的垂度效应、主梁和桥塔的梁柱效应和结构的大位移效应。关于斜拉索的垂度效应问题，初步设计阶段按《公路斜拉桥设计细则》

（JTG /T D65－01－2007）规定的修正弹性模量法进行计算；主梁和桥塔的梁柱效应结合有限元程序、有关规范在结构内力计算和承载力检算中予以考虑；结构的大位移效应由程序自动考虑。

3静力计算结果

3.1

斜拉索

根据有限元计算结果，斜拉索轴向应力包络如图3所示，图3水平坐标为拉索编号，斜拉索沿纵桥

向由小里程向大里程方向编号（1 76号）。由图3可见，标准组合作用下斜拉索最大轴向应力为619.9MPa ，最小安全系数为2.7，大于2.5，满足强度要求。

图3

标准组合作用下斜拉索应力包络（MPa ）

3.2

结合梁

结合梁主要由纵梁、横梁和桥面板组成，纵梁和横梁由Q345E 工字钢组成，桥面板由C60混凝土组成，

结合梁为钢混组合结构，本阶段依据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025－86按容许应力法进行承载力检算。结构分析中考虑了结合梁剪力滞效应、一类稳定和二类稳定等问题，并考虑了几何非线性效应。根据有限元计算结果，标准组合作用下结合梁桥面板上缘应力（换算为混凝土材料）包络如图4所示，工字梁下缘应力包络如图5所示

。

从图4可见，标准组合作用下桥面板上缘最大压应力为－17.7MPa ，小于抗压容许应力－19.25MPa ，满足规范要求；从图5可见，标准组合作用下工字梁下缘最大压应力为－177.0MPa ，最大拉应力为32.6MPa ，小于容许应力ʃ179.4MPa ，满足规范要求。3.3

桥塔

桥塔分为上塔柱、中塔柱和下塔墩三部分，上塔柱采用单箱双室箱型截面，截面纵桥向长8m 、纵向壁厚1.5m ，横桥向长7m 、横向壁厚为0.8m ，中隔板厚0.7m 。中塔柱采用单箱单室箱型截面，截面纵桥向长8 9.4m 、纵向壁厚1.2m ，横桥向长4.8m 、横向壁厚为0.8m 。下塔柱塔身采用单箱单室箱型截面，

截面纵桥向长9.4 12m 、纵向壁厚0.8m ，横桥向长41.2 24m ，横向壁厚0.8m 。根据有限元计算结果，

持久状态承载能力极限状态桥塔控制截面最不利组合作用下承载力检算结果见表1，由表1可见，桥塔各控制截面均满足承载要求。

表1

桥塔最不利组合控制截面承载力检算

截面位置轴力

纵向弯矩

横向弯矩承载力上塔柱底230844.4184359.927005.3527544.5中塔柱底151447.6－283831.4－79710.0313047.1下塔墩底

522855.8

1129721.6

573734.9

1091937.2

4结论

以某主跨480m 的半漂浮体系斜拉桥为例，采用midas 软件进行了有限元静力计算，针对斜拉桥、主梁和桥塔主要受力构件进行了承载力检算。检算结果表明，所给定的尺寸及配筋满足承载力要求。

参考文献：

［1］项海帆．高等桥梁结构理论［M ］．北京：人民交通出版

社，

2001．［2］彭杰元，斜拉桥的受力分析及其模型试验研究［

J ］．桥梁建设，

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J ］．中外公路，2004，24（1）：11-12．［4］张多平，康炜．兰州市小西湖黄河大桥设计分析［

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1996．［6］项海帆．大跨度桥梁概念设计中的若干问题［A ］．中国

土木工程学会桥梁及结构工程学会第十六届年会论文集［

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利用旧沥青混合料再生技术可充分利用旧料通

过选择适当的配比及新旧料掺合比例，

可以得到符合质量要求的再生混合料。庄浪公路段在S218线

静庄路、

Y126线鱼南路利用废旧油皮再生技术处理路面坑槽、沉陷等病害，处治后的路面平整，无泛油、

拥包、松散等现象，施工质量良好。有效改善了路面

平整度差的状况，提高了行车的舒适性和安全性，既

解决了公路的病害问题，也解决了公路养护资金短缺的问题。同时也保护了环境，解决了废料堆放问题。

参考文献：

［1］JTJ H10－2009，公路养护技术规范［

S ］．北京：人民交通出版社，

2009．001甘肃科技第28卷