闫广鹏

(中国市政工程中南设计研究总院有限公司 武汉 430010)

拱桥造型优美，受力性能合理，能充分发挥材料的特性，一直是常用的桥梁结构形式[1]。近年来，随着材料技术的不断发展，下承式钢管混凝土系杆拱桥因其独特的美观设计和较大的跨越能力，深受工程界的青睐[2]。

简支钢管混凝土系杆拱桥作为无推力下承式拱桥组合体系，超静定次数较高[3]。尤其拱脚位置，主要由拱肋、端横梁和系梁固结而成，受拱本身推力及系梁、拱肋强大集中力的多重作用，受力状态和应力分布情况十分复杂。重载铁路桥梁荷载较大，拱脚位置容易在主应力方向发生开裂，危及结构运营安全[4]。因此，对拱脚构建实体模型进行应力分析是十分有必要的。本文结合某54.5 m跨径的重载铁路钢管混凝土系杆拱桥，采用大型有限元软件midas-FEA对拱脚进行仿真分析，研究拱脚在成桥状态下局部应力空间分布情况，根据分析结果优化拱脚构造及设计措施。

1 桥梁概述

本桥梁位于某重载煤运铁路通道上，等级为国铁I级，双线曲线，曲线半径为1 200 m。

桥梁为简支组合拱桥，主拱为钢管混凝土拱，计算跨度54.5 m，梁长56.5 m。拱肋为提篮式，面内矢高12.2 m，矢跨比1∶4.47，内倾8°，采用等高度哑铃型截面，钢管中心距1.6 m。拱顶设3道横撑，1道I字撑，2道K撑。桥梁采用先梁后拱的施工方法，梁部采用满布支架施工，跨越道路立交部分采用贝雷梁，拱肋钢管在梁部上搭设。拱桥总体布置见图1。

图1 拱桥总体布置图(单位：cm)

系梁采用预应力混凝土箱梁，梁高2.2 m，标准截面宽17.2 m。……