...8 m连续刚构计算分析
葛万光++马莹
摘 要：采用通用有限元软件midas civil对跨新江海河桥为31.3+45+90+52m变截面圆管桁架连续梁拱组合体系桥相关设计数据进行验算，并提出相应结论和建议。
关键词：桁架；梁拱组合；连续梁
中图分类号：U448.21+1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）29-0074-02
跨新江海河桥为31.3+45+90+52m变截面圆管桁架连续梁拱组合体系桥，以梁受力为主，拱受力为辅，纵向不对称结构。主梁为变截面倒梯形钢管桁架，在中跨上弦杆上设拱形弦杆，之间通过斜腹杆连接。主梁和主墩、辅助墩之间采用固结连接，与过渡墩之间采用支座连接。
主梁高度和宽度沿顺桥向变化。主墩墩顶主梁上弦杆间距为6.4m，下弦杆间距为3.3m，上下弦杆中心线高差4.0m；主跨跨中主梁上弦杆间距为5.0m，下弦杆间距为3.3m，上下弦杆中心线高差为2.2m。边跨梁端主梁上弦杆间距为4.5m，下弦杆间距为2.5m，上下弦杆中心线高差为2.0m；不同断面之间渐变。
主梁下弦杆采用Φ630×16mm钢管，在主墩墩顶区域加强为Φ630×20mm和Φ630×24mm，下弦杆之间平联采用Φ270×10mm钢管，主墩顶下平联采用Φ351×10mm钢管；上弦杆采用Φ500×14mm钢管，在拱形弦杆拱脚区域加强为Φ500×18mm，上弦杆之间上平联采用热轧H型钢HW250×250a，墩顶上平联杆件采用箱型截面，主梁斜腹杆采用Φ273×10mm钢管，墩顶及拱脚区域加强为Φ273×12mm。
拱形弦杆中心线在跨中竖向高度3.0m，在主墩墩顶两侧7.5m处与主梁上弦杆相交，规格采用Φ500×14mm钢管，在两侧拱脚12.5m范围内加强为Φ500×18mm钢管。拱形弦杆与主梁上弦杆之间通过斜腹板连接，采用Φ273×10mm。
1 作用取值
1.1 分项荷载
1.1.1 永久作用
（1）各类材料重力密度取值根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）（以下简称《规范 JTG D60》）的相关规定。主要材料——钢、钢筋混凝土、沥青混凝土的重力密度取值分别为78.5、26.0、24.0kN/m3，主桁杆件及节点、桥面系、平面连接系、横向连接等均按照杆件实际重量计入；二期恒载为桥面铺装、防撞护栏、桥面板等汇总后的重量。
单侧防撞护栏：0.65kN/m；
桥面铺装龙骨和塑木铺板：5kN/m；
节点板、加筋板、焊缝等重量：1kN/m。
（2）基础变位作用
主墩按沉降2cm考虑，其他桥墩：按沉降1cm考虑。
1.1.2 可变作用
（1）人群荷载
人群荷载按《城市人行天桥与人行地道技术规范》（CJJ 69-95）3.1.3.2条计算：
加载长度L取90m，半桥宽度B取2.25m，经计算单位面积的人群荷载为2.88KPa，设计取3KPa。
（2）温度作用
体系温度：桥位区的年平均气温为14℃，结构设计合龙温度按14℃考虑。
钢结构：升温=39-14 =25.0℃；降温=-15-14=-29℃
（3）风荷载
桥址处常年主导风向为NE方向，距地面10m高度处100年一遇10分钟平均最大风速为28.6m/s。依据《公路桥梁抗风设计规范》，地表类别按照B类，那么静阵风系数Gv为1.29，故静阵风风速Vg为36.89m/s。
在横桥向风作用下，主梁单位长度上的横向静阵风荷载为
（4）静阵风风速情况下钢桁梁对于上下弦杆及拱肋（实面积比0.23；风载阻力系数为1.2；桁架遮挡系数0.85），风压为
P=0.5×1.25×36.892×（0.85*1.2×0.63）=0.5KN/m
腹杆取0.25kN/m；竖杆取0.25kN/m，顺桥向风荷载取横桥向风荷载的0.5倍。
1.2 作用效应组合
结构面内分析中需要考虑的作用包括永久作用（结构重力、基础沉降）、人群荷载、温度作用、风荷载。面外分析时考虑的作用包括风荷载。各项作用效应分项系数按《通规》执行。
2 计算分析
2.1 结构模型
全桥结构静力分析采用空间杆系有限元法，计算软件采用空间有限元软件MIDAS Civil进行复核验算。主桥结构模型如图1所示。
图1 跨新江海河桥主桥结构模型
2.2 桁架计算
2.2.1 主桁架验算
（1）上弦杆验算（如图2）
（2）下弦杆验算（如图3）
（3）拱肋验算（如图4）
（4）腹杆验算（如图5）
（5）横向支撑杆件验算（如图6）
2.2.2 动力特性验算（如图7-图9）
动力分析结果表明，部分频率在敏感频率范围内，需进行人行舒适度分析。其过程为根据随机振动理论确定同步调（同频率、同相位）人群荷载，计算该荷载下结构的竖向及横向振动峰值加速度，与容许加速度进行比较。容许加速度值采用BSI规定，最大加速度为700mm/s2。根据计算，方案一桥梁的竖向峰值加速度已经超过了容许加速度值，应安装阻尼减振装置，使得结构最大加速度响应满足人行舒适度要求。
3 主要结论及建议
（1）结构主要构件應力均满足规范要求。
（2）下弦杆与主墩柱固结处，杆端弯矩较大，可通过增加套管及加劲肋等措施，降低结构应力。
（3）跨新江海河桥（第五联）竖向自振频率最小值1.75Hz，不满足《城市人行天桥与人行地道技术规范》要求，应安装阻尼减振装置，使得结构最大加速度响应满足人行舒适度要求。
参考文献：
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[2]JTGD60-2015.中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社，2015.
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[4]徐绪绪，邵国选.桥梁实测动力响应的冲击系数计算方法[J].科技创新与应用，2012（29）：199.endprint
