王海良，曹 磊

(天津城市建设学院 土木工程系，天津 300384)

拱脚是系杆拱桥的关键部位，桥跨所受的全部荷载均由拱脚传至支座。拱脚处的结构构造复杂，拱肋、系梁、支座在此交汇，局部加强的构件也很多，相互交错，互相影响，加之形状不规则，使受力情况更趋复杂［1］。因此有必要采用有限元法对拱脚处进行详细的局部应力分析，了解该处空间受力规律及应力分布情况，以便优化设计及指导施工。

1 工程概况

该桥是一座跨度为96 m的系杆拱桥。系梁采用单箱双室预应力混凝土(C55)箱形截面，沿纵向等宽、等高。两道拱肋间采用空心钢管组成的一道“米”字形横撑和四道“K”形横撑实现横向连接。每道拱肋下设13组平行钢丝吊杆。拱肋计算跨度L=96 m，设计矢高f=19.2 m，矢跨比 f/L=1∶5，拱轴线为二次抛物线，钢管混凝土拱肋采用等高度哑铃形截面，截面宽0.9 m，截面高2.9 m，钢管采用 Q345qD钢材，内填充C50微膨胀混凝土，两榀拱肋间横向中心距8.5 m，桥上线路为单线，设计活载为 ZK标准活载。全桥总体布置如图1。

图1 全桥总体布置(单位:cm)

2 模型建立

2.1 构件单元的选择

模型建立采用两步有限元分析法，该方法采用杆系单元建立全桥模型进行整体分析，得到各杆件的内力，然后用实体单元建立局部模型［2-3］。把各杆件内力等效地加在局部模型的断面上，再加上相应的约束条件，通过程序计算可得局部模型的应力分布情况。为满足圣维南原理，拱肋伸出拱座的长度取4.4 m，系梁至端部取10.5 m。用MIDAS/FEA建立局部模型进行三维分析，钢筋用线单元模拟，哑铃型钢管用板单元模拟，其余部分用实体单元模拟，总共有45 170个单元、16 700个节点。……