大跨径斜拉桥塔墩梁固结处空间受力分析

黄 力， 刘志权， 石雪飞

(同济大学 桥梁工程系，上海 200092)

1 概述

对于大跨径混合梁塔梁固结形式斜拉桥，其塔梁固结处的设计与应力计算尤其重要。该部分主塔要承受拉索传递的竖向力和由于拉索水平不平衡力造成的弯矩，而主梁要承受巨大的轴力和弯矩，同时承担由于汽车偏载引起扭矩作用。通常的空间杆系模型计算分析已不能满足设计要求，必须建立塔梁固结处局部三维有限元实体模型，分析研究其在各种最不利荷载工况下的受力特性与应力分布。

五河淮河大桥为柱式独塔空间双索面混合梁斜拉桥，结构体系采用了塔梁固结体系，跨径布置为246 m +125 m，边跨和主跨距塔梁中心线18．5 m 采用混凝土主梁，其余部分采用钢主梁。故塔梁固结位置处于及其复杂的三向受力状态，如图1 所示。本研究中利用大型通用有限元软件ANSYS，对该区域建立三维实体模型，分析其在三向荷载作用下的结构状态，并对该区域设计提出合理优化建议。

图1 塔梁固结段主梁示意图(单位:cm)

2 空间有限元数值模型

为能与设计对比总体计算结果，先利用Midas 程序建立空间梁单元模型，进行总体计算，提供全桥内力值与各计算最不利工况影响线［1］。另外，为能真实模拟塔梁固结处主梁最外侧两截面和主塔上截面受力情况，按照圣维南原理要求，实际建模中塔梁固结局部实体模型分别向边跨主梁侧延伸13．5 m，向中跨主梁侧延伸13．5 m，索塔向上延伸至13．54 m，向下延伸至承台处，如图2 所示。……