150m中承式箱肋拱桥计算报告730.docx

第一章 概 述
主桥采用单孔150m中承式箱肋拱桥，矢跨比为1/4，拱轴线形为悬链线，拱轴系数m=1.347。桥面全宽12.5m。主拱圈为钢管混凝土劲性骨架箱肋拱，截面形式为单箱室双肋，分别设置在桥面两侧，全桥设一字型横撑三道，K字型横撑二道，箱高2.5m。骨架采用φ325×12mm的16锰无缝钢管作主骨架、组合角钢、槽钢及φ168×5mm的钢管作为腹杆、联结系杆件。
吊杆处横梁为预应力混凝土梁，其外形尺寸为100×120mm的矩形；与桥面系相交叉处及设置立柱处的横撑均为钢筋混凝土矩形梁；墩柱上的帽梁，采用钢筋混凝土矩形梁。
吊杆采用带有PE管防护的37φs15.2mm的柔性拉杆，两端采用OVM锚具PWS-37固定于箱顶面及横梁底。
车行道板采用预制预应力混凝土矩形空心板梁。
主桥拱座采用钢筋混凝土柱桩与基岩连接，横向连为整体，基础采用明挖后成孔，形成桩基。
1.1 咨询依据
（1） 《S207线安康堰吉河大桥改建工程两阶段施工图设计》文件；
（2） 《S207线安康堰吉河大桥改建工程两阶段施工图设计预算》文件；
（3） 国家和交通部颁布的现行“强制性条文”、“技术标准”、“规范”、“规程”及“设计文件编制办法”等。
1.2 主要设计规范
（1） 部颁《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）
（2） 部颁《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004-89)
（3） 部颁《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)
（4） 部颁《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)
（5） 部颁《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》(JTG D62-2004)
（6） 部颁《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ 024-85)
（7） 部颁《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》(1996年)
（8） 部颁《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)
（9） 部颁《钢筋机械连接通用技术规程》(JGJ 107-96)
（10） 《公路工程质量评定标准》(JTG F80/1-2004)
（11） 《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T D60-01-2004)
（12） 《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T5224)
（13） 《钢筋等强直螺纹连接技术规程》(Q/JY 08-1997)
（14） 《公路工程结构可靠度设计统一标准》（GB/T50283-1999）
（15） 《工程建设标准强制性条文》
（16） 《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28:90）
（17） 《钢结构工程施工及验收规范》（GB 50205-2001）
（18） 《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）
（19） 《桥梁用结构钢》（GB/T 714-2000）
（20） 《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591-94）
（21） 《建筑结构钢结构焊接规程》（JGJ 81-91）
（22） 《钢结构、管道涂装技术规程》（YB/T 9256-96）
1.3 总体评价及主要结论
本施工图设计遵照2006年6月初步设计评审会上确定的一孔150m中承式劲性骨架钢筋混凝土箱肋拱桥方案，作了深入、细致的工作。该文件基本齐全，设计内容和深度符合交通部《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》及图表示例的要求，图纸调整完善后可交付施工。

第二章 图纸审查
2.1 说明部分
（1） 设计标准中“新桥行车宽度为净9.0+2×1.5米”，建议取消“行车”二字。
（2） 瀛湖设计水位329.37m，是否满足特大桥300年一遇洪水要求，同时与桥梁总体布置图所示设计水位330.0米不一致，请核查。
（3） “全桥设工字形横撑三道”，与后面所提“一字”横撑相矛盾，请改正。
（4） 结构分析计算要点中施工阶段验算按裸管形成两铰拱即浇管内砼，和施工步骤示意图中的说明不一致，应予以统一；从保证施工安全与质量的角度来看，裸管形成无铰拱再浇筑管内砼比较合理。
（5） 施工方法中宜将浇筑管内砼与浇筑外包砼的说明分开，同时对浇注管内砼的工艺说明欠详细，请予以补充；管内砼存在空洞，钻孔填补砼不太现实，应压入低收缩砼砂浆。
2.2 图纸部分
（1） 总体布置图中拱肋净间距为12.0米，而靠安康侧，桥梁标准宽度12.5米，在拱肋与桥面相交处，将发生干扰，护栏栏杆等无法实现安装，请核查。Ⅱ-Ⅱ断面中所示横坡为1.5％的双向坡，与路线纵断面中提供的横坡2%不同，且6～11cmC40砼整体化层形成的横坡也不是1.5％，请核查。
（2） 拱肋一般构造Ⅲ—Ⅲ断面中，肋腹板变化尺寸25cm所示位置有误，应和腹板尺寸相对应。
（3） 拱肋钢筋构造
① 建议将角隅加强钢筋N12适当增长。
② 建议将N10号钢筋延长与N8或N8’连接。
③ 建议将7号钢筋间距20cm减小，以不超过10d为控制间距，以利抗裂。
④ 建议将横隔板钢筋间距20cm减小，不超过15cm为宜。
（4） 建议将拱肋间横撑拱肋一字横撑加强，由2根钢管改为4根钢管；在横撑普通钢筋构造图中，建议两竖向钢筋间增补一些架立定位短钢筋。
（5） 吊杆构造
① 吊杆既要满足受力要求，又要考虑养护方便及后期更换的需要，图中吊杆设计顶部采用环氧树脂及防水混凝土进行防护，这种措施不利于后期吊杆的更换，建议采用注入防腐油脂的方案对锚头部分进行防护。
② 在横梁顶面采用12.5号水泥砂浆隔水不太可靠，建议将下导管伸出横梁顶面3~4cm，周围焊一钢制垫板以防止雨水进入吊杆下锚固区域，同时应补充下锚头部分的防护图纸。
③ 根据近年来的工程实际，短吊杆的受力较长吊杆复杂，容易引起疲劳破损，故建议将第3～4、第20～21吊杆改为中间设铰的吊杆，即在横梁顶面设铰，下设拉杆，以适应桥面伸缩变形，延长吊杆使用寿命。
（6） 吊杆横梁构造
① 两吊杆中心间距1360cm，整个横梁尺寸应为1460cm，图中又给出1475cm，前后矛盾，请核查。且钢束布置图中各部分尺寸也与横梁一般构造中的尺寸不符，请核查。
② 尽管横梁布设预应力钢筋，横梁受力主钢筋直径全部采用Φ12，建议将受力主钢筋由Φ12改为Φ20，以策安全。
③ 对吊杆横梁预应力钢筋，应给出张拉控制力及各钢束引伸量，以利施工控制。
（7） 肋间横梁
① 1#、2#及22#、23#肋间普通钢筋进入拱肋内40cm，锚固长度不满足规范要求，请予以调整。
② N5钢筋90°弯折40cm，应给出“R-40”字样。
③ 1#、23#肋间横梁跨中主筋布置似有误，请予以核算、调整。
④ 请增加横梁及盖梁两端的挡块钢筋构造图。
（8） 桥面预制板
① 每块板布设了9根钢筋绞线，在板端未见失效长度，端部容易开裂。请核查是否采用失效措施。
② 按说明伸缩缝之间沿纵向要形成吊杆横梁，预制板及整体化层完全固接，而板端并未预留现浇接头，怎么形成连续，请核查。
③ 桥面连续及调平层钢筋布置图中4~20#横梁上未设置支座，梁板支承处底面及横梁相接触面容易拉裂，建议布置柔性垫层。
④ 建议在横梁顶面支承线处设置锚筋，在空心板预制时增加预留孔，限制其纵向位移，防止施工中发生落梁事故。
⑤ 泄水管的设置应避开吊杆锚头位置，同时还应考虑桥面的下部分拱肋不被水流侵蚀，建议补充详细位置图。
⑥ 在“T”梁有堆放场地的前提下，建议桥面板改为“T”型梁，以减轻桥面自重。
（9） 1#及23#墩柱构造
① 建议将立柱移到拱肋上，或将立柱直接支撑在拱座基础上，盖梁考虑布设预应力钢筋。
② 现盖梁长度12.50m，扣除挡块厚度50cm，与预制板底宽相同，应考虑预留3-5cm，作为施工安装宽度。
③ 22#柱，柱径100cm，对跨径仅6.7m板桥偏大，建议进行调整。
④ 柱中主筋采用Φ20，进入肋间横梁的长度不满足规范40d要求。
（10） 拱座及桥台
① 台帽钢筋构造图Ⅰ-Ⅰ断面中，50cm厚前墙钢筋间距太大，建议顶、底面各增加一根钢筋。
② 拱座一般构造中应示出桩底、承台、起拱线设计桩高，以利施工。
③ 拱座砼体积较大，建议在保证拱座基础有足够安全储备的前提下对其进行调整，可结合桥台进行设计，取消中间多余砼，或部分采用片石混凝土，以降低工程造价。拱座基桩直径偏小，建议适当加大，对拱座开挖后基础的回填材料及技术要求应提出说明。
④ 建议补充浇筑大体积砼时消除水化热的具体措施。
⑤ 桥台除前墙外，其余各部分可采用片石砼，可结合拱座基础设计进行调整。
⑥ 桥台桩基钢筋构造图断面Ⅰ-Ⅰ中，桩基直径180cm有误。
（11） 由于是二级公路，建议U台两侧增设搭板。
2.3 预算部分
本预算编制依据基本符合交通部有关编制办法及陕西省交通厅的有关规定，定额选用基本合理，编制过程完整，没有大的错、漏、缺。预算文件编制的比较细致。
经复核，各部分预算主要有以下问题待核实：
（1） 个别采用的编制依据不妥：
① 陕交建（96）406号（编制说明中误写为046号）已经废止。
② 陕价电调发[2000]88号文应按陕西物价局陕价管发[2004]30号文件执行。
（2） 费率表（04表）中的工地转移里程应按陕交建[2000]475号文执行。
（3） 费率表（04表）中，由于旧桥在施工中仍利用，行车干扰次数取用101~500辆车次系数太大，可根据实际情况，适当调整。
（4） 材料单价应取用陕西2007年第二季度价格。
（5） 分项工程计算表（08表）中的有关问题：
① 拱座工程数量有误，请核查、修改。
② 拱肋混凝土采用交通部06年征求意见稿，后面多项也均如此，是合适的，但定额中混凝土标号与设计不同，应调整。
③ 拱肋混凝土中列有钢管136.06t，但型钢43.50t漏计。
④ 纵、横梁（含横隔板及横撑）混凝土标号与设计不同，应调整；纵、横梁的钢筋少计19.66t。
⑤ 钢管拱肋安装20.248t的数量如何得来，请核查。
⑥ 吊杆安装中，定额中的铸铁材料，应按设计调整为铸钢材料。
⑦ 运输索道及主索地锚两项漏列，请补充。
⑧ 预制预应力空心板工程量多计31.76m 3，请核查。
⑨ 桥面板钢绞线也应按交通部征求意见稿中的定额计列为妥。

第三章 结构静力计算分析
采用空间结构分析程序对堰吉河大桥进行计算分析，按照施工过程建模。由于《S207线安康堰吉河大桥改建工程两阶段施工图设计》（第一册共一册）图纸中的设计说明采用的施工顺序为：裸钢管首先形成两铰拱，等浇注完主拱圈底板混凝土后，再封拱脚，形成无铰拱，浇注腹板、顶板砼成拱。而施工步骤示意图中提供的顺序为：裸钢管形成无铰拱，然后浇注钢管砼，浇注拱肋底板、腹板、顶板砼成拱。由于两种顺序矛盾，且何种阶段形成无铰拱，对施工阶段的钢管、管内砼及拱圈的稳定性都有较大的影响，因此本次验算分析对上述两种过程的施工阶段均进行了建模计算，对两种施工方法的应力及稳定进行了对比。
3.1 计算参数取值
3.1.1 材料取值
钢管：弹性模量E=2.06´1011Pa，容重Dens=7.85×103kg/m3，泊松比n=0.3，温度线膨胀系数1.2×10-5。
吊杆：弹性模量E=1.95´1011Pa，容重Dens=7.85×103kg/m3，泊松比n=0.3，温度线膨胀系数1.2×10-5。
混凝土：弹性模量根据不同标号确定，容重Dens=2.6×103kg /m3，泊松比n=0.2，温度线膨胀系数1.0×10-5。
3.1.2 主要技术标准和设计基础资料
（1） 公路等级： 二级公路
（2） 设计荷载： 公路-Ⅱ级，人群荷载3.5KN/m2
（3） 设计行车速度： 主线40N/h
（4） 桥面宽度： 主线双向双车道，桥面总宽12.5m
（5） 桥梁跨径组成： 1×150m中承式钢管混凝土劲性骨架（SRC结构）箱肋拱桥
（6） 桥面横坡： 1.5%
（7） 桥面铺装： 沥青混凝土厚8cm和混凝土厚10cm
（8） 桥位气温： 年平均14.3℃ ；平均最高38℃；平均最低-10℃
（9） 设计库区控制水位标高： 325.00m
（10） 地震动峰值加速度： 0.05g；特征周期：0.25s
（11） 基本风速： 10年一遇22.5m/s；100年一遇29.0m/s
（12） 设计洪水频率1/300。
3.2 施工阶段计算分析
3.2.1 裸钢管成型无铰拱
按设计图中施工步骤示意图提供的施工顺序：裸钢管形成无铰拱，然后浇注钢管砼，浇注拱肋底板、腹板、顶板砼成拱，进行建模计算。
（1）模型建立
采用空间有限元分析程序进行建模，拱肋按梁单元模拟，吊杆采用只受拉桁架单元模拟，桥面板通过梁格法进行模拟。整个模型共有单元4824个，节点2295个，如图3-1所示。

图3-1 有限元整体计算模型
整个施工过程共划分为15个施工阶段，具体如表3-1所示。

表3-1 施工阶段划分表
施工阶段
安装的构件
施加荷载
边界条件
1
吊装合拢劲性骨架，焊接横、K撑，形成钢管裸拱
结构自重
拱脚固结
2
全桥对称灌注外侧下弦管混凝土（管内混凝土未凝固）
施工荷载
拱脚固结
3
外侧下弦管内混凝土凝固，形成联合截面
撤销施工荷载
拱脚固结
4
全桥对称灌注内侧下弦管混凝土（管内混凝土未凝固）
施工荷载
拱脚固结
5
内侧下弦管内混凝土凝固，形成联合截面
撤销施工荷载
拱脚固结
6
全桥对称灌注外侧上弦管混凝土（管内混凝土未凝固）
施工荷载
拱脚固结
7
外侧上弦管内混凝土凝固，形成联合截面
撤销施工荷载
拱脚固结
8
全桥对称灌注内侧上弦管混凝土（管内混凝土未凝固）
施工荷载
拱脚固结
9
内侧上弦管内混凝土凝固，形成联合截面
撤销施工荷载
拱脚固结
10
浇筑拱肋底板混凝土

拱脚固结
11
浇筑拱肋腹板混凝土

拱脚固结　
12
浇筑拱肋顶板混凝土

拱脚固结　
13
对称浇筑1号、23号拱上立柱及盖梁

拱脚固结　
14
安装吊杆及横梁

拱脚固结　
15
安装桥面空心板梁、桥面系、成桥
二期恒载　
桥面约束
16
成桥后继续运营5年

（2）拱肋施工阶段构件应力计算结果汇总
施工阶段拱肋各主要控制截面的应力计算结果如表3-2所示。
表3-2 施工阶段计算结果汇总表 单位：MPa
施工阶段
拱脚
1/8截面
1/4截面
3/8截面
拱顶
上管上缘
下管下缘
上管上缘
下管下缘
上管上缘
下管下缘
上管上缘
下管下缘
上管上缘
下管下缘
施工阶段1
钢管
-13.1
-14.1
-8.9
-11.9
-10.7
-8.7
-9.4
-8.7
-10.1
-9.0
管内砼
——
——
——
——
——
——
——
——
——
——
施工阶段2
钢管
-16.5
-20.7
-13.7
-16.3
-15.3
-11.9
-12.6
-11.6
-13.4
-12.3
管内砼
——
——
——
——
——
——
——
——
——
——
施工阶段3
钢管
-16.4
-20.5
-13.5
-16.1
-15.1
-11.8
-12.5
-11.5
-13.3
-12.2
管内砼
——
——
——
——
——
——
——
——
——
——
施工阶段4
钢管
-19.6
-24.2
-16
-18.6
-17.3
-14.9
-15.4
-14.3
-16.5
-14.5
管内砼
——
-0.6
——
-0.4
——
-0.5
——
-0.5
——
-0.4
续表3-2
施工阶段
拱脚
1/8截面
1/4截面
3/8截面
拱顶
上管上缘
下管下缘
上管上缘
下管下缘
上管
上缘
下管
下缘
上管
上缘
下管
下缘
上管
上缘
下管
下缘
阶段5
钢管
-19.5
-24.1
-15.9
-18.5
-17.3
-14.8
-15.3
-14.3
-16.4
-14.4
管内砼
——
-0.6
——
-0.4
——
-0.5
——
-0.4
——
-0.4
阶段6
钢管
-21.7
-27.9
-18.1
-21.7
-19.6
-17.2
-16.6
-16.4
-17.7
-16.9
管内砼
——
-1.2
——
-0.9
——
-0.9
——
-0.8
——
-0.8
阶段7
钢管
-21.6
-27.8
-18
-21.6
-19.5
-17.1
-16.5
-16.3
-17.6
-16.8
管内砼
——
-1.2
——
-0.9
——
-0.9
——
-0.8
——
-0.8
阶段8
钢管
-23.8
-30.3
-19.7
-23.3
-20.9
-19.2
-18.5
-18.2
-20
-18.4
管内砼
-0.3
-1.6
-0.3
-1.2
-0.2
-1.2
-0.3
-1.1
-0.4
-1.0
阶段9
钢管
-23.7
-30.2
-19.7
-23.2
-20.9
-19.1
-18.4
-18.2
-19.9
-18.3
管内砼
-0.2
-1.4
-0.3
-1.2
-0.2
-1.2
-0.3
-1.1
-0.4
-1.0
阶段10
钢管
-36.6
-72.2
-52.0
-47.6
-45.9
-42.2
-39.2
-42.1
-41.5
-42.1
管内砼
0.7
-3.7
-1.8
-1.1
-0.9
-1.0
-0.3
-1.1
-0.3
-1.1
底板砼
-0.88
0.19
-0.01
-0.02
-0.01
-0.01
-0.02
-0.01
-1.0
-0.9
阶段11
钢管
-47.5
-97.4
-77.6
-73.9
-72.9
-68.7
-64.8
-65.7
-68.1
-65.7
管内砼
0.01
-5.9
-4.0
-3.9
-3.4
-3.7
-2.7
-3.4
-2.8
-3.4
底板砼
-1.65
-0.4
0.11
0.11
-0.02
-0.02
0.17
0.17
-1.39
-1.4
腹板砼
0.02
0.02
-0.69
-0.88
-1.18
-1.17
-1.4
-1.3
-1.45
-1.4
阶段12
钢管
-42.1
-115
-90.2
-81.3
-83.5
-77.3
-73.5
-75.6
-76.1
-75.6
管内砼
0.6
-7.6
-4.9
-4.2
-4.0
-4.2
-3.1
-4.1
-3.2
-4.1
底板砼
-2.48
-1.11
-0.34
-0.33
-0.31
-0.25
-0.21
-0.2
-1.66
-1.7
腹板砼
-0.53
-0.43
-0.75
-1.02
-1.3
-1.36
-1.75
-1.65
-1.93
-1.83
顶板砼
-0.03
-0.02
-0.37
-0.34
-0.3
-0.26
-0.19
-0.21
-0.3
-0.27
阶段13
钢管
-43.3
-124
-96.2
-84.4
-87.3
-80.8
-77.0
-80.0
-79.5
-80.0
管内砼
0.6
-7.9
-4.9
-4.2
-3.9
-4.2
-3.1
-4.2
-3.1
-4.2
底板砼
-3
-2.15
-0.45
-0.42
-0.28
-0.28
-0.19
-0.18
-2.6
-2.3
腹板砼
-1.8
-1.17
-0.66
-0.94
-1.19
-1.28
-1.68
-1.58
-1.87
-1.77
顶板砼
-0.61
-0.02
-0.55
-0.5
-0.3
-0.27
-0.16
-0.18
-0.33
-0.32
阶段14
钢管
-60.6
-128
-106.0
-103.0
-98.2
-98.1
-95.9
-88.2
-100.0
-88.2
管内砼
-1.1
-7.9
-5.5
-6.0
-4.7
-5.8
-4.8
-4.7
-5.0
-4.7
底板砼
-3.9
-2.88
-0.8
-0.88
-1.23
-1.24
-1.6
-1.66
-3.8
-3.5
腹板砼
-2.38
-1.44
-1.78
-1.89
-2.44
-2.63
-2.37
-2.41
-2.5
-2.46
顶板砼
-0.78
-1.1
-0.95
-0.96
-1.34
-1.27
-1.6
-1.67
-1.83
-1.92
续表3-2
阶段15
钢管
-99.9
-154
-137.0
-151.0
-131.0
-142
-144
-116.0
-151.0
-116
管内砼
-4.0
-9.0
-7.1
-9.4
-6.5
-8.9
-8.1
-6.4
-8.4
-6.4
底板砼
-5.4
-4.1
-2.95
-3.29
-3.87
-3.84
-5.11
-5.2
-5.89
-5.91
腹板砼
-5.27
-3.12
-3.99
-3.7
-4.88
-5.35
-4.43
-4.71
-4.32
-4.26
顶板砼
-2.14
-3.73
-3.46
-3.5
-4.23
-4.07
-5.1
-5.17
-5.87
-5.94
Max
钢管
-99.9
-154
-137.0
-151.0
-131.0
-142
-144
-116.0
-151.0
-116
管内砼
-4.0
-9.0
-7.1
-9.4
-6.5
-8.9
-8.1
-6.4
-8.4
-6.4
底板砼
-5.4
-4.1
-2.95
-3.29
-3.87
-3.84
-5.11
-5.2
-5.89
-5.91
腹板砼
-5.27
-3.12
-3.99
-3.7
-4.88
-5.35
-4.43
-4.71
-4.32
-4.26
顶板砼
-2.14
-3.73
-3.46
-3.5
-4.23
-4.07
-5.1
-5.17
-5.87
-5.94
（注：表中所示应力以拉为正，压为负。）
各个施工阶段拱肋各主要控制截面的应力，以第1阶段为例如图所示。

图3-2 第1阶段上弦拱肋上缘应力 图3-3 第1阶段下弦拱肋下缘应力
钢管、管内混凝土及外包砼在各个施工阶段的应力趋势见下图所示。

图3-4 钢管在各个施工阶段的应力趋势图

图3-5 钢管内灌注砼在各个施工阶段的应力趋势图

图3-6 外包底板下缘混凝土在各个施工阶段的应力趋势图

图3-7 外包顶板上缘混凝土在各个施工阶段的应力趋势图
（3）施工阶段结构稳定性分析
结合该桥的结构特点及施工特点，根据施工步骤示意图中提供的施工方法对裸拱状态及成桥运营状态的结构稳定性进行分析，结果如表3-3所示。
表3-3 主拱施工阶段稳定系数表
施工
阶段
稳定系数K
（一阶模态）
施工
阶段
稳定系数K
（一阶模态）
裸钢管成型无铰拱
裸钢管成型
无铰拱
1
12.95
10
10.22
2
6.78
11
10.96
4
9.58
12
12.04
6
9.54
13
12.69
8
9.55
15
8.16
9
12.95

图3-8 施工阶段1 (K=12.95) 图3-9 施工阶段2 (K=6.78)

图3-10 施工阶段4 (K=9.58) 图3-11 施工阶段6 (K=9.54)

图3-12 施工阶段8 (K=9.55) 图3-13 施工阶段10 (K=10.22)

图3-14 施工阶段11 (K=10.96) 图3-15 施工阶段12 (K=12.04)

图3-16 施工阶段13 (K=12.69) 图3-17 施工阶段15 (K=8.16)
3.2.2 裸钢管成型两铰拱
按设计图中图纸说明提供的施工顺序：裸钢管形成为两铰拱，在浇注主拱圈底板混凝土，并封拱脚后，形成无铰拱，再浇注腹板、顶板混凝土成拱。计算分析情况如下。
（1）模型建立
采用空间有限元分析程序进行建模，三维空间梁单元采用来模拟，吊杆采用空间杆单元来模拟，行车道板采用板单元。整个模型共有梁单元3784个，节点2214个，如图所示。

图3-18 有限元整体计算模型
整个施工过程共划分为7个施工阶段，具体如表3-4所示。
表3-4 施工阶段划分表
施工阶段
安装的构件
施加荷载
边界条件
1
吊装合拢劲性骨架，焊接横、K撑，形成钢管裸拱
结构自重
拱铰铰接
2
浇注管内混凝土凝固并形成联合截面
结构自重
拱铰铰接　
3
浇筑拱肋底板混凝土
结构自重
拱铰铰接　
4
浇筑拱肋腹板混凝土
结构自重
拱铰固结　
5
浇筑拱肋顶板混凝土
结构自重
拱铰固结　
6
对称浇筑1号、23号拱上立柱及盖梁
安装吊杆及横梁
结构自重　
拱铰固结　
7
安装桥面空心板梁、桥面系、成桥
二期恒载　
桥面约束
8
成桥后继续运营5年

（2）拱肋施工阶段构件应力计算结果汇总
施工阶段拱肋各主要控制截面的应力计算结果如表3-5所示。
表3-5 施工阶段计算结果汇总表 单位：MPa
截面
位置
拱脚截面
1/8截面
1/4截面
1/2截面
上弦
上缘
下弦
下缘
上弦
上缘
下弦
下缘
上弦
上缘
下弦
下缘
上弦上缘
下弦下缘
空钢管
阶段1
钢管
-12.8
-13.5
-10.7
-6.8
-10.4
-9.82
-11.5
-4.7
灌注砼
阶段2
钢管
-14.4
-19.2
-15.2
-16.1
-14.1
-12.3
-16.5
-15.9
管内砼
-2.44
-3.2
-2.71
-2.79
-2.52
-2.23
-2.5
-2.41
外包底砼阶段3
钢管
-38.2
-57.2
-57.0
-42.7
-45.8
-43.5
-43.4
-49.2
管内砼
-0.3
-4.3
-3.98
-2.65
-2.5
-2.53
-1.34
-2.67
底砼
0.04
0.12
-1.69
-2.85
外包腹砼阶段4
钢管
-41.6
-72.7
-56.7
-51.9
-51.2
-47.6
-53.8
-45.4
管内砼
-0.51
-4.37
-3.22
-2.28
-2.52
-2.51
-2.02
-2.50
底砼
-0.51
-1.14
-1.72
-2.24
腹砼
-2.1
-1.93
-1.92
-1.64
外包顶砼阶段5
钢管
-50.2
-76.2
-40.4
-41.6
-49.3
-44.4
-42.9
-50.1
管内砼
-1.11
-6.05
-4.38
-0.96
-2.72
-2.22
-1.65
-3.55
底砼
-0.2
-0.33
-1.6
-3.11
腹砼
-1.22
-2.91
-2.19
-1.23
顶砼
-1.02
-2.33
-2.06
-1.39
吊杆横梁阶段6
钢管
-61.5
-83.1
-46.1
-49.9
-58.3
-52.1
-52.2
-55.9
管内砼
-2.64
-7.13
-5.51
-2.85
-4.02
-3.41
-2.86
-4.4
底砼
-1.03
-1.56
-2.6
-4.18
腹砼
-1.63
-3.73
-3.46
-2.56
顶砼
-1.63
-3.23
-3.17
-2.73
桥面系
二期
阶段7
钢管
-105.4
-111.4
-70.0
-72.6
-78.8
-73.6
-79.2
-70.3
管内砼
-6.11
-8.2
-7.71
-7.04
-6.51
-6.20
-6.37
-5.73
底砼
-3.0
-4.53
-5.21
-5.77
腹砼
-2.89
-5.55
-6.02
-6.32
顶砼
-3.0
-5.75
-6.52
-7.73
Max
钢管
-105.4
-111.4
-70.0
-72.6
-78.8
-73.6
-79.2
-70.3
管内砼
-6.11
-8.2
-7.71
-7.04
-6.51
-6.2
-6.37
-5.73
底砼
-3.0
-4.53
-5.21
-5.77
腹砼
-2.89
-5.55
-6.02
-6.32
顶砼
-3.0
-5.75
-6.52
-7.73
（注：表中所示应力以拉为正，压为负。）
各个施工阶段拱肋各主要控制截面的应力，以第1阶段为例如图所示。

图3-19 第1阶段上弦拱肋上缘应力 图3-20 第1阶段下弦拱肋下缘应力
钢管及混凝土在各个施工阶段的应力趋势见下图所示。

图3-21 钢管在各个施工阶段的应力趋势图

图3-22 钢管内灌注砼在各个施工阶段的应力趋势图

图3-23 外包底板下缘混凝土在各个施工阶段的应力趋势图

图3-24 外包顶板上缘混凝土在各个施工阶段的应力趋势图
（3）施工阶段结构稳定性分析
结合该桥的结构特点及施工特点，根据图纸说明中提供的施工顺序对裸拱状态及成桥运营状态的结构稳定性进行分析，结果如表3-6所示。
表3-6 主拱施工阶段稳定系数表
施工阶段
稳定系数K
（一阶模态）
施工
阶段
稳定系数K
（一阶模态）
裸钢管成型两铰拱
裸钢管成型两铰拱
1
11.9
5
10.7
2
6.8
6
12.6
3
10.7
7
9.95
4
10.8

3.2.3 施工阶段计算结论
本次计算对施工图中提到的两种施工顺序均进行了模拟，两种施工顺序对成桥箱肋砼的受力影响不大，但在施工阶段，若按两铰拱计算，施工阶段稳定性较差，成桥阶段拱脚弯矩较小；按无铰拱计算，施工阶段稳定性较好，拱肋应力亦能满足设计要求，因此建议施工顺序按照施工步骤示意图中提供的方法执行，钢管成型无铰拱，然后灌注砼。
3.3 运营阶段计算分析
按照裸拱成型无铰拱的施工方法，对桥梁的运营阶段进行了计算分析。
3.3.1 荷载组合
成桥运营阶段共计算了下述几种荷载组合：
组合1：支座水平位移+恒载+收缩徐变；
组合2：支座水平位移+恒载+收缩徐变+汽车荷载+人群荷载；
组合3：支座水平位移+恒载+收缩徐变+汽车荷载+人群荷载+整体升温；
组合4：支座水平位移+恒载+收缩徐变+汽车荷载+人群荷载+整体降温。
3.3.2 承载能力极限状态验算
构件按极限状态设计的原则是：荷载效应最不利组合的设计值小于或等于结构抗力效应的设计值。即： γ0S ≤ R(fd , ad)。
经验算，拱肋各控制截面在最不利荷载组合下强度满足要求，见表3-7。
3.3.3 正常使用极限状态验算
对该桥拱肋在拱脚、拱顶等9个控制截面按照作用短期荷载效应组合，各截面应力见以下图表所示。

表3-7 拱肋各控制截面强度验算汇总表
截面位置
组合Ⅲ
组合Ⅳ
计算偏心距（m）
容许偏心距（m）
最不利组合抗力
Np（kN)
最不利组合Np/Nj
轴力Nj（kN)
弯矩Mj（kN.m）
轴力Nj（kN)
弯矩Mj（kN.m）
组合Ⅲ
组合Ⅳ
拱脚截面
-28514.2
-12554.4
-28405.4
-16968.6
0.44
0.60
0.92
-49516.2
1.7
L/8截面
-24053.0
-4269.5
-23918.8
-5945.8
0.18
0.25
0.75
-27826.1
1.2
L/4截面
-20529.1
5179.9
-20374.4
5893.1
0.25
0.29
0.75
-26814.6
1.3
3L/8截面
-19279.6
3535.9
-19116.2
5075.2
0.18
0.27
0.75
-27826.1
1.4
拱顶截面
-18836.2
4359.6
-18669.5
6217.4
0.23
0.33
0.75
-27129.1
1.4
5L/8截面
-19279.1
3688.4
-19117.0
5205.2
0.19
0.27
0.75
-27697.7
1.4
3L/4截面
-21159.8
7169.0
-21010.9
7489.4
0.34
0.36
0.75
-25198.2
1.2
7L/8截面
-24317.6
-4124.1
-24187.3
-5944.4
0.17
0.25
0.75
-27948.7
1.2
拱脚截面
-28938.0
-15933.1
-28830.9
-20522.8
0.55
0.71
0.92
-44777.6
1.6

图3-25组合Ⅰ拱肋上缘混凝土应力 图3-26组合Ⅰ拱肋下缘混凝土应力

图3-27组合Ⅳ拱肋上缘混凝土应力 图3-28组合Ⅳ拱肋下缘混凝土应力
表3-8作用短期荷载效应组合各控制断面混凝土应力汇总表 单位：MPa
荷载组合
组合Ⅰ
组合Ⅱ
组合Ⅲ
组合Ⅳ
拱脚截面
上缘
-5.6
-3.4
-4.8
-2.0
下缘
-9.6
-12.3
-10.9
-13.6
L/8截面
上缘