严 君 丛欣建 林初杰

1 工程概述及结构构造

余杭塘河桥桥位所在河道为规划六级航道，通航净空B×H=22 m×4.5 m，河道规划宽度为40 m，桥位位于河道交叉口附近，路线中心线与规划河道中心线斜交角度为129°(右偏)，为满足通航要求并考虑周围景观效果，主桥采用92 m下承式系杆拱桥，引桥采用30 m预应力混凝土简支箱梁，全桥配跨为(30+92+30)m，桥面宽度为42.5 m。主桥主拱矢高为18 m、边拱竖向矢高为23 m，两侧边拱以主拱为对称中心，计算跨径均为89.932 3 m，拱轴线均为二次抛物线。

2 主桥上部结构静力分析

2.1 计算软件和计算模型

主桥采用《MIDAS/CIVIL2006》软件进行计算分析，主梁采用梁格法进行模拟，拱肋、主梁及横撑、斜撑均采用梁单元模拟，吊杆采用桁架单元模拟。全桥共划分为560个梁单元，33个桁架单元，371个节点，全桥模型见图 1。

2.2 作用和作用组合

永久作用:考虑结果自重、桥面铺装及桥面系等重量。

可变作用:1)活载:汽车荷载:城—A级，双向六车道;人群荷载按CJJ 77-98城市桥梁设计荷载标准计算取值为2.5 kN/m2;汽车横向折减系数和冲击系数程序自动按JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范取值;2)温度荷载:体系温度按整体升温25℃，降温25℃。

作用效应组合:施工阶段作用效应组合，施工完二期荷载成桥状态。正常使用极限状态荷载作用效应按规范考虑以下组合:作用短期效应组合;作用长期效应组合;永久作用标准值与可变作用标准值组合。

2.3 钢结构计算控制标准

钢结构计算根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》中的容许应力法控制结构设计。

2.4 计算结果

2.4.1 施工阶段分析

1)钢管拱肋。成桥阶段主拱钢管及边拱钢管应力见图2，图3(拉应力为正，压应力为负，单位 MPa，以下同)，主拱钢管最大压应力为105.0 MPa，未出现拉应力，边拱钢管最大压应力为160.5 MPa，最大拉应力为12.1 MPa，均小于 210 MPa(规范规定的钢材容许应力)，满足规范要求。

2)主梁。采用梁格法将钢箱梁划分为三个纵梁，并对纵梁的抗弯刚度和抗扭刚度进行修正，经计算分析中梁受力最为不利，成桥阶段中梁应力见图4，最大压应力为44.6 MPa，最大拉应力为127.8 MPa，均小于210 MPa，满足规范要求。

3)横梁、横撑、斜撑。横梁、横撑、斜撑在成桥阶段最大压应力、最大拉应力均小于210 MPa，满足规范要求。

2.4.2 正常使用极限状态计算结果

1)钢管拱肋。钢管拱肋在标准值组合下的应力见图5，图6，主拱钢管拱最大压应力为122.5 MPa，未出现拉应力，边拱钢管最大压应力为 190.8 MPa，最大拉应力为16.1 MPa，均小于210 MPa，满足规范要求。

2)主梁。采用梁格法将钢箱梁划分为三个纵梁，并对纵梁的抗弯刚度和抗扭刚度进行修正，经计算分析中梁受力最为不利，成桥阶段中梁应力见图7，最大压应力为55.8 MPa，最大拉应力为150.7 MPa，均小于210 MPa，满足规范要求。

3)横梁、横撑、斜撑。横梁、横撑、斜撑在成桥阶段最大压应力、最大拉应力均小于210 MPa，满足规范要求。

4)吊杆。吊杆采用OVM.GJ钢绞线整束挤压叉耳吊杆，正常使用阶段主拱吊杆最大索力为 1 897 kN，安全系数为3.08，边拱吊杆最大索力为1 128 kN，安全系数为3.13。

5)挠度。由活载引起的竖向挠度为(4.1+0.8)/1.09+2.2+0.6=7.3 cm＜L/800=11.3 cm，满足规范要求。

3 主桥上部结构屈曲分析

对成桥阶段稳定性进行分析，前三阶均为平面外失稳，安全稳定系数分别为:K1=10.5，K2=11.7，K3=13.5，均大于 4。

4 结语

本桥型为蝶形拱桥，三片拱肋形成空间受力体系，拱脚处为结构受力比较不利位置。同时由于副拱拉索受净空影响，此处副拱拉索无法设置，箱梁横向受力也较大。

通过本次桥梁设计计算，此桥型采用全钢结构相对自重较小，结构受力均能满足规范要求。此桥型造型新颖美观，是市政桥梁的一种不错选择。

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[3] 陈宝春.钢管混凝土拱桥[M].北京:人民交通出版社，2007:1.