城际轨道交通某大跨度半漂浮体系斜拉桥静力分析

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。 ． 土结构 ， 塔高 １０ 根 据其形态 和位置 ， 为上塔 ２ ３ 关 于非线 性效应 的考 虑 ８ ｍ， 分 斜 拉 桥 的 非 线 性 主 要 表 现 在 斜 拉 索 的垂 度效 柱、 中塔柱 和下 塔墩 。 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
钢结构及木结构设计规范》ＪＪ２ — ６ Ｔ ０５ ８ 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 、 类稳 定 和二类稳定 等 问题 ， 一 并考 虑 了几何 非 线性效 应 。根据 有 限元 计 算结 果 ， 准 组 合作 用 标
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 。
６ ９ ９ ａ 最小 安 全 系数 为 ２ ７ 大 于 ２ ５ 满 足 强 １ ． ＭＰ ， ．， ．，
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 ； 台 、 桥 辅
图 ３ 标 准 组 合 作 用下 斜 拉 索应 力包 络 （ ａ ＭＰ ）
动 考虑 。
２ 有 限元分析模 型
２ １ 有 限元模 型 ．
３ 静力 计算 结果
３ １ 斜 拉索 ．
采 用 ｍｄｓ ｉａ 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
根 据有 限元计 算 结 果 ， 拉索 轴 向应 力包 络 如 斜
关键 词 ： 半漂浮体系 ； 斜拉桥 ； 静力分析 中图分类号 ：４ ５ Ｕ ４
助墩处 横 向 、 向 自由度按 刚性连 接模拟 ， 竖 不约束 转
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 ４ ０ 的结合 ８ｍ 梁斜拉 桥 ， 桥跨 径 组 合 为 （０ ４ ０＋２０ ｍ 斜 全 ２０＋ ８ ０）
王趁 江
（ 广东珠三角城际轨道交通有限公司 ， 广东 广州 ５ ０ ０ ） １５ ０ 摘 要： 以城际轨道 交通某主跨 ４ ０ ８ ｍ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 ｍ ｄｓ ｉａ 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 。
拉索离散为桁架单元。全桥共划分为 １１ 个节点 ， ４７
２６ ４ ８个梁单 元 ，５ 桁架单 元 。 １２个
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 （ ７ １～ ６号 ） 由 图 ３ 。
可 见 ， 准 组 合 作 用 下 斜 拉 索 最 大 轴 向 应 力 为 标
向长 ８～ ． ｍ、 向壁 厚 １２ 横 桥 向长 ４ ８ 横 ９４ 纵 ． ｍ， ． ｍ、
图 ４ 标 准 组 合 作 用 下桥 面板 上 缘 应 力 包 络 （ Ｐ ） Ｍ ａ
向壁厚 为 ０８ ． ｍ。下 塔柱 塔 身 采 用单 箱 单 室 箱 型 截
面 ， 面纵 桥 向 长 ９ ４～１ ｍ、 向壁厚 ０ ８ 横 桥 截 ． ２ 纵 ． ｍ， 向长 ４ ． ２ ｍ， 向壁 厚 ０ ８ １２～ ４ 横 ． ｍ。根据 有 限元 计 算 结 果 ， 久状态 承 载 能力 极 限状 态 桥 塔控 制 截 面 最 持
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
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
…
路斜拉桥设计细则》 ＪＧ ＴＤ ５— １ ２０ ） （Ｔ ／ ６ ０ — ０ ７ 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 、 关 规 范 在结 构 内力计 算 和 承 有
～
一
图 １ 桥 型 布 置
载 力检算 中予 以考 虑 ； 构 的 大位 移 效应 由程 序 自 结
第２ ８卷 第 ４期 ２１ ０ ２年 ２月
甘 肃科 技
Ｇａ ｓ ｃ ｅ ｃ ｎｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｎ ｕ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｃ ｎ ｌ
ｌ ２ Ｎｏ ４ ｚ ８ ． ．
Ｆｅ ． ２ ２ ｂ ０１
城 际轨 道 交 通 某大 跨 度 半 漂 浮体 系斜 拉桥 静 力 分 析
１０ ０
３ ２ 结 合 梁 ．
甘
肃
科
技
第２ ８卷
பைடு நூலகம்
从 图 ４可见 ， 准 组 合 作 用下 桥 面 板上 缘 最 大 标
压 应 力 为 一 １． Ｍ ａ ７ ７ Ｐ 。小 于 抗 压 容 许 应 力
一
结合 梁 主要 由纵 梁 、 梁 和桥 面板 组成 ， 梁 和 横 纵 横 梁 由 Ｑ ４ Ｅ工字 钢组成 ， 面板 由 Ｃ ０混凝 土组 ３５ 桥 ６ 成， 结合 梁为 钢混组 合 结构 ， 阶 段依 据 《 路 桥 涵 本 公
桥塔 分为上 塔柱 、 中塔 柱 和下 塔墩 三部分 ， 塔 上 柱 采用 单箱 双 室 箱 型截 面 ， 面纵 桥 向长 ８ 纵 向 截 ｍ、 壁厚 １５ 横 桥 向长 ７ 横 向壁厚 为 ０ ８ 中隔 板 ． ｍ， ｍ、 ．ｍ， 厚 ０７ ．ｍ。中塔柱 采用单 箱单 室箱 型截面 ， 面纵 桥 截
１ ． ５ ａ 满足 规 范要求 ； 图 ５可见 ， ９ ２ ＭＰ ， 从 标准 组 合
作 用下工 字梁 下缘最 大 压 应力 为 一１７０ ａ 最 大 ７． ＭＰ ， 拉应 力 为 ３． ＭＰ ， 于 容 许 应 力 ±１９４ ａ 满 ２６ ａ 小 ７ ．ＭＰ ，
足 规范要 求 。 ３ ３ 桥塔 ．