整体计算分析：考虑全局视角

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：2）计算模型采用大型有限元分析软件Midas Civil 进行全桥上部结构整体计算分析。4）静力分析结果大沽桥钢结构采用容许应力法设计，经计算，标准作用组合下，大沽桥大拱最大应力为151 MPa，小拱最大应力为154 MPa，主梁最大应力为110 MPa，满足规范要求。表2-1前10 阶屈曲临界荷载系数图2-15一阶屈曲失稳模态6）抗震性能分析结果采用反应谱分析方法对大沽桥进行抗震性能分析。分析结果表明，大沽桥抗震性能良好，主体结构满足规范要求。

1）主要规范及标准

（1）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025—1986）。

（2）《城市桥梁设计准则》（CJJ 11—1993）。

（3）《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ 77—1998）。

（4）《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021—1989）。

（5）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023—1985）。

（6）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ 024—1985）。

（7）《公路工程抗震设计规范》（JTJ 004—1989）。

2）计算模型

采用大型有限元分析软件Midas Civil 进行全桥上部结构整体计算分析。其中，吊杆和系杆采用桁架单元，主拱、钢箱梁及镂空梁均采用空间梁单元模拟。边界条件为释放0桥台和3桥台处主梁结构的水平位移约束。1墩大拱拱脚处施加水平双向固定约束，小拱拱脚处施加顺桥向水平单向固定约束，2墩大拱拱脚处施加横桥向单向固定约束，释放小拱拱脚处水平双向约束。大沽桥有限元计算模型如图2-14 所示。

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图2-14　大沽桥有限元计算模型

3）作用

（1）永久作用。①结构自重：钢材容重为78.5 kN/m3，沥青混凝土铺装容重为24 kN/m3；②基础不均匀沉降：中墩位置为2 cm，边墩位置为1 cm。

（2）可变作用。①汽车荷载：城-A级，双向六车道；②人群荷载：2.4 kN/m2；③汽车制动力：根据《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021—1989）的规定计算；④温度作用：考虑体系温差±35℃、吊杆与钢主梁温差±10℃、拱左右侧面温差±5℃、钢主梁梯度温度参考英国桥梁规范BS5400 规定取用；⑤风荷载：100 年一遇离地面10 m 高度处、10 min 平均最大风速为31.3 m/s。(https://www.chuimin.cn)

（3）偶然作用

地震作用：抗震设防烈度为Ⅶ度，水平向设计基本地震动加速度峰值为0.15g。

4）静力分析结果

大沽桥钢结构采用容许应力法设计，经计算，标准作用组合下，大沽桥大拱最大应力为

151 MPa，小拱最大应力为154 MPa，主梁最大应力为110 MPa，满足规范要求。

外侧吊杆最大应力为455 MPa，内侧吊杆最大应力为628 MPa，均小于668 MPa（0.4×1 670 MPa），满足规范要求。

大拱侧系杆最大应力为592 MPa，小拱侧系杆最大应力为705 MPa，均小于744 MPa（0.4×1 860 MPa），满足规范要求。

5）屈曲分析结果

考虑全桥满布汽车荷载和人群荷载工况，对结构进行整体屈曲分析，前10 阶屈曲临界荷载系数见表2-1，一阶屈曲临界荷载系数为9.8，满足规范要求，一阶屈曲为大拱的面外失稳。一阶屈曲失稳模态如图2-15 所示。

表2-1　前10 阶屈曲临界荷载系数

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