张志程, 徐 韬, 王家豪

(湖南省交通科学研究院有限公司, 湖南 长沙 410015)

0 引言

传统拱桥一般为钢筋混凝土结构，随着我国桥梁建设技术发展，钢结构在拱桥建设中逐渐普及，钢结构的应用可有效增大拱桥的跨越能力，但钢结构的稳定性问题值得我们关注，特别是薄壁钢箱梁截面的钢拱桥[1-2]。以某大跨径异形截面钢拱桥为工程背景，建立该桥混合有限元模型，分析其线弹性阶段整体及局部稳定性，并与梁单元模型进行对比。研究成果可为异性截面拱桥动力分析提供参考。

1 工程概况

某大跨径钢结构拱桥，结构形式为中承式异性截面箱型拱，主桥跨径布置为(100+450+100)m，设计荷载为城-A级。边中跨拱肋位于同一平面内，倾斜度为0.2，主梁采用闭口薄壁箱梁截面，拱肋分为上、下两肢，边跨下肢拱采用二次抛物线，净矢高为4.5 m；主跨下肢拱采用悬链线，矢跨比1/5，拱轴系数为1.6。全桥共有吊杆38对，沿桥梁中轴线对称布置，地下结构为群桩基础。桥型布置见图1。

图1 桥型立面布置图(单位：mm)

2 有限元模型建立

对于薄壁形式的桥梁结构，全部使用梁单元很难精确反映结构的横向受力状态，而全部使用实体单元或者板壳单元则模型过于庞大，故本文拟采用混合单元法分析其线弹性稳定性[3]。混合有限元模型可有效避免局部分析中边界条件施加困难问题，是一种占用计算资源少、计算方便的有限元技术手段。

建立该桥梁-杆-壳混合有限元模型，其中拱肋采用Beam188梁单元建模……