摘    要：以某雙塔雙索面混合式疊合梁斜拉橋為工程背景，簡要介紹了橋梁結構形式，并利用有限元軟件建立了全橋施工仿真分析模型，分別對施工階段和運營階段的鋼主梁、邊跨混凝土梁、中跨混凝土橋面板、結構剛度進行了有限元力分析，計算結果均滿足設計要求，可為類似橋梁設計和施工提供理論依據和實踐參考。

關鍵詞：斜拉橋;疊合梁;雙索面;仿真分析;

0 引言

隨著大跨度橋梁結構的不斷發展，斜拉橋屬于最受歡迎的橋型之一，其滿足橋梁設計要求的結構體系的內力研究受到了廣泛關注[1,2]。斜拉橋是塔、拉索和鋼主梁三種基本結構組成的纜索承重結構體系，屬高次超靜定結構[3]。鋼-混凝土組合結構不僅充分發揮了鋼結構、混凝土結構材料受力性能的優勢，還有利于實現施工組織的工廠化和裝配化，提高工程質量和施工效率[4]，在實際工程中，為確保施工期間及成橋狀態結構受力的合理，往往需要提前進行力學性能分析。本文以某雙塔雙所面大跨度疊合梁斜拉橋為例，采用Midas Civil軟件建立有限元模型，對其施工階段和運營階段主要受力性能進行分析，研究結果可為同類橋梁提供借鑒。

1 工程概況

橋梁全長617m，橋梁中心樁號K203+476，該橋為（54+71+360+71+54)m五跨雙塔雙索面混合式疊合梁斜拉橋，無引橋；斜拉索扇形布置，梁上索距中跨為12m，邊跨8m，塔上索距2.5～3.5m。橋面全寬為28.0m，路線中心線處梁高3.16m，邊主梁中心線處梁高2.9m。邊跨主梁采用混凝土邊主梁形式，斷面全寬28.0m，主梁橫向索中心距26m，截面端面高2.88m，中心高3.16m。本橋采用“H”形主塔，主塔塔身由上塔柱、中塔柱、下塔柱、上橫梁、下橫梁等組成。

2 有限元計算模型建立

采用Midas Civil大型有限元軟件，以空間梁單元模擬索塔，以MIDAS 2012內置組合梁單元模擬主梁，索單元模擬斜拉索，計算時考慮P-Δ效應及拉索的非線性。結構離散為空間桿系模型，全橋共分為689個節點、570個單元。

2.1 邊界條件處理

主梁成橋后在索塔處設豎向約束與縱向限位裝置；主梁在過渡墩、輔助墩設豎向約束，縱向活動；主梁在過渡墩（1單向1雙向活動）、索塔設橫向約束。

2.2 計算荷載

主梁一期恒載：混凝土容重26kN/m3。二期恒載集度：75k N/m。吊機模擬等效荷載為1200kN。汽車活載按公路-Ⅰ級，6車道加載。整體溫度：體系升溫20℃，體系降溫-20℃，主梁截面溫差按規范取值，塔身左右溫差取±5℃。支座沉降主墩基礎取0.02m，輔助墩、過渡墩基礎取0.01m。

2.3 施工階段劃分

共分100個施工階段，第1～5施工階段為橋塔及0～1號梁段施工，第6-98施工階段為掛梁施工，第99～101施工階段為合龍段施工，第95施工階段為體系轉換施工，第98施工階段為拆除邊跨滿堂支架施工，第99施工階段為二期恒載施工，第100施工階段為成橋階段。

3 施工階段主要分析結果

3.1 鋼主梁應力

鋼主梁應力圖如圖1所示。

從圖1看出，鋼主梁最大拉應力78.6MPa，滿足要求。

3.2 邊跨混凝土主梁應力

邊跨混凝土主梁應力圖如圖2所示。

從圖2看出，邊跨混凝土梁最大壓應力為-12.2MPa，未出現拉應力，滿足要求。

3.3 混凝土橋面板應力

混凝土橋面板應力圖如圖3所示。

從圖3看出，混凝土橋面板最大壓應力為-10.7MPa，未出現拉應力，滿足要求。

圖1 鋼主梁應力圖 

圖2 邊跨混凝土主梁應力圖  

圖3 橋面板應力圖 

4 運營階段主要分析結果

4.1 結構剛度

活載作用結構豎向撓度圖如圖4所示。

從圖4看出，在活荷載作用下的最大豎向撓度為241mm<L/400=900mm，結構剛度滿足要求。

4.2 鋼主梁應力

標準值組合作用下鋼主梁應力圖如圖5所示。

從圖5看出，鋼主梁最大壓應力為-110.5MPa，最大拉應力為36.7MPa，滿足要求。

4.3 邊跨混凝土主梁應力

標準值組合作用下邊跨混凝土主梁應力圖如圖6所示。

從圖6看出，混凝土主梁最大壓應力為-17.4MPa，未出現拉應力，滿足要求。

4.4 混凝土橋面板應力

標準值組合作用下中跨混凝土橋面板應力圖如圖7所示。

從圖7看出，混凝土橋面板最大壓應力為-15.3MPa，未出現拉應力，滿足要求。

5 結論

以某雙塔雙索面混合式疊合梁斜拉橋為例，分別對施工階段和運營階段的鋼主梁、邊跨混凝土主梁、中跨混凝土橋面板、結構剛度進行了有限元力分析，結果表明各構件強度和整體剛度均滿足要求。

圖4 主梁豎向撓度圖  

圖5 鋼主梁應力圖（MPa)  

圖6 邊跨混凝土主梁應力圖（MPa)  

圖7 橋面板應力圖（MPa)   

參考文獻

[1] 梁棟，孫利民，程緯.斜拉橋主梁振動對拉索阻尼器減振效果的影響分析[J].工程力學，2008(05):110-116.

[2] 李延強，趙世英，杜彥良.基于最敏感斜拉索張力指標的斜拉橋主梁損傷識別方法[J].中國鐵道科學，2014,35(02):20-25.

[3] 陳家春.復雜地域的大跨度斜拉橋主梁受力分析[J].低溫建筑技術，2016,38(07):64-66,106.

[4] 詹元林，楊勇，王榮輝，等.大跨徑斜拉橋鋼-混凝土疊合梁架設工序優化及受力分析[J].公路，2021,66(07):160-164.

文章來源：價值工程