上莘大桥结构特性分析.pdf

32 世界桥梁 2 010 年第 3 期 上 莘 大 桥 结 构 特 性 分 析 1 2 周 平 , 王 光 ( 1. 长兴县交通局, 浙江 长兴 313 100; 2. 北京市市政专业设计 院浙江分院, 浙江 杭州 3 10000) 摘 要: 上莘大桥为半穿式连续钢桁架桥, 跨径布置为( 62+ 100+ 62) m 。采用有限元软件 对该桥的静力性能 和稳定性进行分析 。结果表 明, 活载对桥梁整体变形的影 响较大, 且 中跨跨 中位置 的竖向位移 增大幅度 最大, 几 何 非线 性对该桥的竖向位移影响较小, 可 以忽略; 挠跨 比均 小于规 范要求 的限制 值; 为 使结构 更安全 合理, 设计时节 点刚度及杆件 中部应力按铰接模拟计算, 杆端应 力按刚接模 拟计算, 以铰 接模型 的轴应 力+ 刚接 模型的弯 曲应 力 作为 设计控制应力; 全桥的稳定安全系数均大于 4, 满足使用要求; 横 向刚度较竖向刚度弱, 桥梁失稳模态全部为 主 桁面外扭倾或面外侧倾 。 关键词: 钢桥; 桁架桥; 静力特性; 稳定性; 有限元法 中图分类号: U 448 . 2 11; U 441 文献标志码: A 文章编号: 1671- 7767( 20 10) 03- 0032- 04 1 工程概况 上莘大桥是长兴县经 四路南延工程上跨长兴港 的一座南北 向半穿式连续钢桁架桥, 全长 224 m, 其 跨径布置为( 62+ 100+ 62) m 。桥面宽 30 m, 横断 面布置为 2 0. 25 m( 栏杆) + 2 1. 75 m ( 人行道) + 2 3 m ( 非机动车道) + 2 2 m ( 隔离带) + 2 8 m( 机动车道) 。桥 梁纵坡为 2. 9% , 竖 曲线半 径为 2 000 m, 桥面设 1. 5% 的双 向横坡。上莘大桥桥型 布置见 图 1。桥 梁主 体结 构均采 用 Q34 5qD 级 钢 材, 构件采用 M24 高强螺栓连接。该桥设计荷载为 城- A 级, 人群荷载按 3. 5 k / m 2 进行计算。桥址 处为 级航道, 通航净高要求不小于 4. 5 m 。 主桁采用无竖杆 的华伦式三角形腹杆体系, 并 采用刚性较大的整体节点。主桁、下平纵联、横撑及 桥门架为杆系结构, 桥面板为组合结构。由于 2 片 桁架间距较大, 因此, 下平联采用双 X 形式, 并与下 弦杆在节点处相连, 以抵抗横 向风力及弦杆变形产 图 1 上莘大桥桥型布置 生的内力 。下平联全桥通设 。桁架 中墩处设横撑 、 力时, 恒载内力由自重+ 桥面恒载+ 墩 台支座不均 桥门架以及少量 的上平联 。 匀沉降( 按 15 mm 计) 的组合值 。空间有 限元计算 本文采用 A SY S 和 MIDA S/ Civil 有 限元 软 [ 1~ 4] 模型 见 图 2 。 件对该桥静力性能和稳定性进行了分析 。 2. 2 计算结果分析 2 静力分析 2. 1 计算模型 采用 A SY S 对全桥进行静力性能分析, 桥面 系、主桁 、联结系 采用 Beam 188 模拟, 桥 面板采 用 Shell63 模拟, 汽车荷载按照 4 车道进行加载计算, 按 6 车道验算, 荷载等级为城- A 级。计算恒载 内 图 2 上莘大桥空间有限