大跨度內傾提籃式系桿鋼箱拱橋精細有限元仿真分析

林銘潮，徐郁峰，梁立農

（1、華南理工大學建筑設計研究院有限公司 廣州 510640；2、華南理工大學土木與交通學院 廣州 510640；3、廣東省交通規劃設計研究院集團股份有限公司 廣州 510507）

關鍵字：提籃式鋼箱系桿拱橋；整體提升；精細有限元；仿真分析

0 引言

鋼箱系桿拱橋造型優美，結構輕巧，跨越能力大，但結構受力復雜［1］，因此需要進行有限元分析計算，已有許多學者［2-4］對橋梁結構進行了有限元分析計算，得到了相關的計算結果，對于相對復雜的橋梁結構，則需要更加注重局部構造的結構計算［5］，進行結構精細有限元仿真分析。

1 工程背景

南沙某大橋主橋全長510 m，為（40+61+308+61+40）m 提籃式鋼箱系桿拱橋，主拱肋按1/5 角度內傾。大橋由橋墩、三角剛架、邊跨混凝土梁、中跨組合梁、提籃式鋼箱拱、系桿索、吊桿索、背拉索構成。大橋結構簡圖如圖1所示。

圖1 主橋橋型布置Fig.1 Bridge Layout of the Main Bridge （mm）

主橋的仿真分析是為了了解該橋的整體和局部構造，并對橋梁整體和局部的應力狀況進行校核驗算，為主橋的設計工作［6］提供可靠的數據支持，從而對設計工作進行指導。主要內容包括以下3個方面：

⑴計算各部分構件應力的分布，驗算桿系模型計算下的結果；

⑵計算各個構件三維應力狀況，特別是三角剛架、拱肋及主梁連接區的局部應力狀況；

⑶計算施工過程中臨時措施的整體與局部應力狀況。

由于主橋的構造復雜，采用梁單元建立的桿系模型的應力計算結果，存在應力分布不夠精確的問題。本文采用板殼單元和塊體單元組合的方式建立該橋的精細有限元模型，根據設計方案［7］，制定相應的仿真分析建模方案，并對模型建立的過程進行了描述，最后給出主橋的仿真分析計算結果，依據計算結果對設計方案進行了評價和建議。……