拱橋PC三角剛架受力分析及設計要點

駱煒然

(廣西交通設計集團有限公司，廣西 南寧 530029)

1 引言

廣西玉林市容縣站前大橋，為三跨中承式系桿拱橋，跨徑布置為(37.5+150+37.5)m，橋面寬42 m，橋型如圖1所示。該橋主跨150 m，拱圈矢高40 m，矢跨比1∶3.75，拱軸線為二次拋物線。拱腳至拱頂截面高4～2.5 m，線性變化。該橋為突出景觀效果，邊跨取消了拱上立柱，采用三角剛架的結構形式。其受力構件由三角剛架、主拱圈、橋面系以及吊桿、系桿組成。該橋與飛鳥式拱橋有著截然不同的結構體系。其中，三角剛架是該橋最為重要、也是受力最為復雜的構件。該文針對三角剛架進行數值模擬分析，研究其受力性能與特點及關鍵設計技術。

圖1 橋型布置圖(單位：cm)

2 三角剛架結構布置及數值模擬

三角剛架作為該橋重要受力構件，綜合了主拱圈基座、系桿錨固點以及邊跨橋面系的功能。該結構在順橋向由V形立柱及主縱梁構成三角形剛架；在橫橋向則由V形立柱、橫梁、小縱梁以及橋面板組成“門”形框架，橫梁間距為3～4 m，各部件在節點處均采用固結。此外，拱橋系桿分別錨固于V形立柱頂部。三角剛架采用C60混凝土。利用Midas Civil軟件，建立全橋空間桿系模型，其中三角剛架采用梁格法模擬。

系桿錨固點、V形立柱與主縱梁結合部為應力擾動區，利用Midas FEA軟件，建立三角剛架實體模型，并從全橋桿系模型中提取相關荷載進行計算。

表1為兩個模型在相同荷載工況(恒載+預應力+降溫+系桿)的分析結果。應力計算點如圖2所示。

表1 三角剛架擾動區應力計算結果 MPa

注：表中壓應力為正；……