魚泉灣大橋現(xiàn)澆主拱圈鋼拱架預壓模擬穩(wěn)定性分析

劉博楠 王立聰

（重慶交通大學 土木工程學院，重慶400074）

支架現(xiàn)澆主拱圈施工方法由于其施工速度快、結(jié)構整體性好、方便快捷因而在中小跨徑拱橋上得到廣泛應用。但是在施工過程中，鋼拱架的可靠性對于整個施工過程起到關鍵作用。在施工前，應對鋼拱架預壓，以消除其非彈性變形，并觀測其整體受力性能。

本文以魚泉灣大橋為背景，運用Midas/civil 有限元分析軟件對魚泉灣大橋的鋼拱架做預壓模擬，計算鋼拱架的受力性能，觀察鋼拱架預壓前后的沉降、桿件應力、和穩(wěn)定性。并對比分析了采取加固措施前后，鋼拱架的受力性能。

1 工程概況及模型參數(shù)取值

圖1 槽鋼參數(shù)（單位m）

圖2 角鋼參數(shù)（單位m）

魚泉灣大橋計算跨徑L=100 米，主拱圈高1.8 米，拱軸線為懸鏈線，拱軸系數(shù)m=1.988,矢跨比為1/5。鋼拱架上下弦桿為槽鋼，參數(shù)見圖1。腹桿及其他橫縱聯(lián)系全部為角鋼，參數(shù)圖2。

有限元模型全部采用梁單元，在鋼拱架鉸接處采用釋放梁端約束來模擬，拱腳處采用固結(jié)模擬，荷載工況：預壓荷載（連續(xù)梁單元加載）+自重，屈曲分析模態(tài)選取6 階，預壓荷載取800t 設置為可變，自重設置為不變。

2 分析結(jié)果

有限元建模見圖3。

圖3

結(jié)果如下：圖4 僅示例一階模態(tài)失穩(wěn)情況，各模態(tài)失穩(wěn)系數(shù)見表1。

由于鋼拱架各階模態(tài)的荷載系數(shù)（特征值）過低，容易發(fā)生失穩(wěn)破壞，對鋼拱架進行加固處理，加固措施為在鋼拱架片間增加橫向X 撐聯(lián)系和上下橫撐，角鋼參數(shù)見圖2。加固后的計算結(jié)果見表2。

3 結(jié)論

通過Midas/civil 分析了魚泉灣鋼拱架加固前后的穩(wěn)定性，結(jié)果表明，增加片間橫向聯(lián)系可以有效的提高鋼拱架的穩(wěn)定性。

表1 加固前鋼拱架各階失穩(wěn)模態(tài)特征值

表2