(浙江公路水运工程咨询有限责任公司，浙江 杭州 310006)

刚性悬索加劲钢桁梁桥作为一种新型的桥梁结构形式，结合了自锚式悬索桥和连续钢桁梁桥的受力特点，既克服了传统悬索桥刚度小、稳定性差的缺点，又继承了钢桁悬索桥建筑高度小、造型优美的优点，具有广阔的应用前景。

相对于传统钢桁梁桥，该类桥型结构受力更为复杂。在整体上具有变高度钢桁梁桥与自锚式悬索桥的受力特点；在局部上，刚性悬索与桁梁上弦杆的连接与传统悬索桥截然不同，其设计计算与施工控制尚无现成资料可借鉴。此外，刚性悬索加劲钢桁梁桥的施工过程伴随着频繁的体系转换与内力调整，关键局部构件的受力性能及力流传递机制也不断变化，对局部连接节点受力性能的精准模拟，往往成为决定该类桥型建造运营阶段安全性与可靠性的关键。

基于此，为了系统研究此类桥型的整体受力行为与关键局部的传力特性，本文以钱塘江新建大桥为依托工程，结合空间有限元建模方法，进行了整体结构的静力分析与局部构件的稳定性验算。

一、工程背景

钱塘江新建大桥跨度布置为（72+122+4×240+122+72）m，全长1348m。主梁为带上加劲弦桁的板桁结合钢桁梁结构，双层桥面布置，上层为六车道一级公路，下层为双线轻轨，线路中心间距4.2m。

主桥在各墩处均设置有竖向支承，除ZQ5墩外，均设有横向支承，在中墩ZQ5处还设有纵向支承。钢桁梁主桁架中心间距36.8m，全桥桁架基本为带竖杆的华伦形桁架。桁高12m，全桥共132个节间，标准节间距10m。

该桥上层桥面为正交异性钢板的板桁组合结构整体桥面，上层桥面板与弦杆的顶板通长连接，以实现板桁共同受力。下层桥面中间行车区域为正交异性钢板。

钱塘江新建大桥采用的技术标准如下：设计活载等级：上层公路等级为Ⅰ级；下层两线市域A型车。桥涵结构设计基准期：100年。桥梁设计安全等级：重要等级Ⅰ级，结构重要性系数γ0＝1.1。抗震设防烈度：7度。

二、有限元建模

钱塘江新建大桥主体为钢结构，采用《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10091-2017)进行验算，主要验算内容包括全桥刚度、强度、疲劳、整体稳定、局部稳定等。基于钢结构验算方法，对主桥进行建模，计算模型采用空间模型。

（一）计算荷载

1.恒荷载

一期恒载：一期恒载包括主桁、钢结构桥面自重，考虑隔板、节点板加大、加劲肋等因数。二期恒载：上层桥面二恒共计79.5kN/m；下层桥面二恒共计149.0kN/m。

2.活载

上层公路活载：强度、稳定计算采用公路Ⅰ级8车道荷载；主桁疲劳验算采用I型。下层轻轨活载：强度、稳定计算采用市域A型车，6辆编组；主桁疲劳验算采用单线加载，乘以双线系数。

3.温度作用

钢桥面与主桁温差：15℃。整体温度：最高气温取42.9℃，最低气温取零下17.4℃。

4.支座沉降

支座沉降量按20mm计算。

三、结果分析

（一）主桁分析

由于主桥联长杆件众多，故以典型杆件为例给出主桁长细比、局部稳定、强度、整体稳定、疲劳验算结果。主桁刚度分析如表1所示，主桁长细比及局部稳定验算如表2所示，主桁强度、整体稳定验算如表3所示，主桁疲劳验算如表4所示。由表可知，上层公路刚度大于1/500，下层轻轨刚度大于1/1000；梁端转角为0.415‰，主桁刚度满足规范要求。全桥主桁杆件强度、整体稳定验算满足要求。全桥主桁杆件长细比、局部稳定、整体稳定、强度、疲劳验算均满足规范要求。

表1 上层公路及下层轻轨的刚度

表2 主桁长细比及局部稳定验算

表3 主桁强度、整体稳定验算

表4 主桁疲劳验算

（二）施工阶段验算

主桥施工阶段如下：两侧施工拼装平台及临时墩，拼装第一部分钢梁及导梁。拼装—顶推—再顶推，重复进行。拆除导梁继续顶推完毕；采用顶落梁、纵移梁措施达到钢桁梁标准合龙。安装刚性悬索及吊杆至合龙口，利用顶落梁措施保证刚性悬索标准合龙，拆除临时墩，主桥上部结构施工完毕。针对最不利顶推工况进行验算，验算结果如下。

1.最不利顶推工况验算：纵向抗倾覆验算

假设左侧钢桁梁梁段重量为G1，梁段重心距离倾覆点为L1；右侧14m钢桁梁梁段和56m导梁的重量之和为G2，重心距离倾覆点为L2；施工期间抗倾覆要求为：G1xL1＞1.3xG2xL2；根据模型反力计算结果，结合力矩平衡；纵向抗倾覆安全系数：（G1xL1）/（G2xL2）=4.14，大于1.3的安全系数要求。

2.其他验算

对施工期间杆件长细比、局部稳定性、杆件强度、整体稳定进行验算，均满足规范要求。综上所述，主桁在最不利顶推阶段的各项验算均符合规范要求，结构安全。

四、结语

基于对钱塘江新建大桥的有限元分析，结合钢结构设计规范，针对最不利顶推工况对主桁进行了验算分析，分析得到以下结论：结构刚度、梁端转角满足规范要求；运营期间主桁杆件长细比、局部稳定、整体稳定、强度、疲劳满足规范要求；顶推施工最不利阶段纵向抗倾覆系数大于规范要求的安全系数1.3，杆件施工期间满足长细比、局部稳定、强度、整体稳定的验算要求。本文介绍的设计计算要点可为同类桥型设计、施工提供参考。