张文光 （新疆维吾尔自治区喀什地区交通运输局，新疆 喀什 844000）

1 引言

钢管混凝土下承式刚架系杆拱桥由于不需要副跨就能取得较大的跨越能力，在桥梁上得到较多应用。在下承式刚架系杆拱桥中，拱肋与桥墩固结，系杆看作预应力体外索，它对拱施加预应力来平衡拱的推力。对于多跨下承式刚架系杆拱桥而言，在中墩位置，两边拱肋与桥墩、横梁固结，构造十分复杂，是整个结构的关键部分，受力情况比较复杂，采用杆系计算模型很难得到实际结构的应力分布情况，因此，通常在进行整体受力分析之后，还对拱脚节点进行局部分析，以得到结构的实际受力状态。

本文以某两跨下承式刚架系杆拱桥为背景，建立其中墩的实体有限元模型，对其局部受力进行分析，分析其应力分布规律，计算结果可为类似结构的设计和计算提供参考。

2 有限元模型

图1为某两跨钢管混凝土下承式刚架系杆拱桥的中墩拱脚构造图，根据实际构造，选取几何模型包括：2.5m长的拱肋，拱脚实体部分，取一半长度11.75m帽梁。通过全桥杆系模型得到最不利荷载组合下的拱肋截面内力。拱座底部和帽梁端部为约束端，按固结考虑。

图1 几何尺寸及计算荷载

按照实际结构尺寸，采用大型通用程序ANSYS建立实体有限元模型，如图2所示。钢管采用四节点壳单元SHELL63进行分析，弹性模量E=2.06×10MPa，泊松比υ=0.3，钢材密度ρ=7850 kg/m。混凝土部分采用实体单元solid95进行分析，钢管内灌注混凝土E=3.6×10MPa，拱座和帽梁横梁E=3.45×10MPa，混凝土泊松比υ=0.17，混凝土密度ρ=2650 kg/m。……