1、第 卷第 期重 庆 交 通 大 学 学 报（自 然 科 学 版）年 月 （）：板桁结合悬索加劲钢桁梁桥特殊节点受力行为魏思斯，耿 波，尚军年，郑 植，（招商局重庆交通科研设计院有限公司 桥梁工程结构动力学国家重点实验室，重庆；重庆大学 土木工程学院，重庆）摘要:为了研究板桁结合悬索加劲连续钢桁梁桥加劲弦与上弦杆连接部位特殊节点的静力受力行为,依托重庆曾家岩嘉陵江大桥建立了全桥三维多尺度有限元模型,并通过缩尺模型试验对有限元分析结果进行验证,对特殊节点在最不利荷载组合作用下的受力状况进行了研究。研究结果表明:特殊节点中加劲弦与上弦杆交界处附近应力较大,且应力分布较复杂,为重点关注部位;特殊节点总
2、体V o nM i s e s应力在1 9 8.0MP a以内,特殊节点各杆件V o nM i s e s应力均小于钢材的强度设计值,结构具有足够的安全储备;正交异性桥面系参与主梁竖向弯曲受力,上层桥面系传递的内力约占纵桥向、横桥向上合力的3 4%和3 3%;荷载由跨中向支点经过特殊节点的传递,钢桥面板、上弦杆、竖腹杆以及斜腹杆承担的力逐渐传递给了加劲弦,引入加劲弦来提高梁高,抵抗主梁截面的竖向弯矩。有限元分析结果验证了重庆曾家岩嘉陵江大桥特殊节点的可靠性,也为类似节点的研究与设计提供参考。关 键 词:桥梁工程;悬索加劲连续钢桁梁;板桁结合钢桥面板;静力受力行为;多尺度有限元模型中图分类号:U
3、 4 4 1文献标志码:A文章编号:1 6 7 4-0 6 9 6(2 0 2 3)0 1-0 0 1-0 8F o r c eB e h a v i o ro fS p e c i a l J o i n t so fP l a t e-G i r d e rC o m b i n e dS t e e lT r u s sB r i d g eR e i n f o r c e db yS u s p e n s i o nC a b l e sWE IS i s i1,G E NGB o1,S HANGJ u n n i a n1,Z HE NGZ h i1,2(1.S t a t eK
4、 e yL a b o r a t o r yo fB r i d g eE n g i n e e r i n gS t r u c t u r a lD y n a m i c s,C h i n aM e r c h a n t sC h o n g q i n gC o mm u n i c a t i o n sR e s e a r c h&D e s i g nI n s t i t u t eC o.,L t d.,C h o n g q i n g4 0 0 0 6 7,C h i n a;2.S c h o o l o fC i v i lE n g i n e e r i
5、 n g,C h o n g q i n gU n i v e r s i t y,C h o n g q i n g4 0 0 0 4 5,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t o i n v e s t i g a t e t h es t a t i cf o r c eb e h a v i o u ro fs p e c i a l j o i n t sa t t h ec o n n e c t i o nb e t w e e nt h et o pc h o r da n ds t i f f e n i n gc h o r do
6、 fp l a t e-g i r d e rc o m b i n e dc o n t i n u o u ss t e e l t r u s sg i r d e rs t i f f e n e db ys u s p e n s i o nc a b l e s,at h r e e-d i m e n s i o n a lm u l t i-s c a l e f i n i t ee l e m e n tm o d e lo ft h ew h o l eb r i d g ew a se s t a b l i s h e d,w h i c hw a sb a s e
7、do nC h o n g q i n gZ e n g j i a y a nJ i a l i n gR i v e rB r i d g e.T h e r e s u l t so f f i n i t ee l e m e n t a n a l y s i sw e r ev e r i f i e db y t h es c a l e dm o d e l t e s t,a n dt h es t r e s sc o n d i t i o no fs p e c i a lj o i n t su n d e rt h e m o s tu n f a v o r a
8、b l el o a dc o m b i n a t i o n w a ss t u d i e d.T h er e s e a r c hr e s u l t si n d i c a t e t h a t t h es t r e s sn e a r t h ec o n n e c t i o nb e t w e e nt h es t i f f e n i n gc h o r da n dt h et o pc h o r di sr e l a t i v e l yl a r g ea n di t sd i s t r i b u t i o n i sc o
9、m p l e x,w h i c hi st h ef o c u so ft h es t u d y.T h eV o n M i s e ss t r e s so ft h em a j o r i t yo fs p e c i a l j o i n t si sb e l o w1 9 8.0MP a.T h eV o nM i s e s s t r e s so f e a c hm e m b e ro f t h es p e c i a l j o i n t i s l e s s t h a nt h e s t r e n g t hd e s i g nv a
10、 l u eo ft h es t e e l,a n dt h es t r u c t u r eh a ss u f f i c i e n ts a f e t yr e s e r v e s.T h eo r t h o t r o p i cs t e e ld e c kp a r t i c i p a t e si nt h ev e r t i c a lb e n d i n go fm a i ng i r d e r.T h e i n t e r n a l f o r c e s t r a n s m i t t e db y t h eu p p e rd
11、e c ks y s t e ma c c o u n t f o r a b o u t 3 4%a n d3 3%o ft h ec o m b i n e df o r c e s i nt h el o n g i t u d i n a la n dt r a n s v e r s ed i r e c t i o n s.T h el o a di st r a n s f e r r e df r o mt h em i d s p a nt ot h ef u l c r u mt h r o u g ht h es p e c i a l j o i n t,a n d t
12、 h e f o r c eb o r n eb y t h e s t e e l d e c k,t o pc h o r d,v e r t i c a lw e ba n dd i a g o n a lw e b i sg r a d u a l l yt r a n s f e r r e d t o t h e s t i f f e n i n gc h o r d.T h e s t i f f e n i n gc h o r d i s i n t r o d u c e d t o i m p r o v e t h eb e a mh e i g h t a n dr
13、 e s i s tt h ev e r t i c a l b e n d i n gm o m e n to f t h em a i nb e a ms e c t i o n.R e s u l t so f f i n i t ee l e m e n ta n a l y s i sv e r i f yt h er e l i a b i l i t yo f t h es p e c i a l j o i n t so f t h eZ e n g j i a y a nJ i a l i n gR i v e rB r i d g e,w h i c hc a na l s
14、 o s e r v e a s a r e f e r e n c e f o r f u t u r e r e s e a r c ha n dd e s i g no f s i m i l a r s t r u c t u r e s.K e yw o r d s:b r i d g ee n g i n e e r i n g;c o n t i n u o u ss t e e l t r u s sg i r d e rs t i f f e n e db ys u s p e n s i o nc a b l e s;p l a t e-t r u s sc o m p o
15、 s i t es t e e l d e c k;s t a t i c f o r c eb e h a v i o u r;m u l t i-s c a l e f i n i t ee l e m e n tm o d e l 收稿日期：；修订日期：基金项目：国家重点研发计划项目（）第一作者：魏思斯（），女，四川渠县人，高级工程师，硕士，主要从事桥梁结构方面的研究。：引 言为了充分利用空间并合理节省造价，公铁、公轨两用桥的主梁多采用钢桁梁，公路、铁路或轨道交通分别布置在上下桥面。双层桥面桥梁中，悬索加劲钢桁梁桥是常规钢桁梁和刚性悬索组合而成的一种新桥型。其中，加劲悬索因与悬索桥的主缆
16、外形相似而得名，但其采用刚度较大的闭口箱形截面，其受力特点与采用柔性索的自锚式悬索桥和变截面钢桁梁桥均不完全相同。此前，针对该类型双层桥面桥梁，国内已建成的工程实例包括东莞市东江双层公路特大桥和石济客专济南黄河公铁两用大桥。悬索加劲钢桁梁桥的加劲弦与上弦杆在连接处的夹角小于，该区域涉及加劲弦、上弦杆及腹杆等众多杆件，笔者将此类大型节点简称为特殊节点，。加劲弦与上弦杆经过特殊节点合并成一根杆件，该处是刚性悬索和主桁间的传力枢纽，桥梁的运营安全直接受到该节点受力可靠性的影响。在 年建成的东莞市东江大桥设计阶段，研究者针对特殊节点开展了理论研究。最初，东江大桥特殊节点构造为：从交界处小节点到大节点之间，上弦杆与加劲弦共用一块变高度的竖板，加劲弦下水平板伸入交界范围一定距离后断开，加劲弦的上水平板和上弦杆的上、下水平板则与各自系统线水平布置。彭振华对东江大桥特殊节点进行数值仿真分析，结果显示，加劲弦与上弦杆交界附近竖板应力水平较高，应力最高点的应力集中系数达到了。为了保障结构安全，使连接处受力更明确，构造更简单，彭振华将加劲弦、上弦杆的竖板分离，交界处小节点位置加劲弦与上弦杆之间用一个铰进行连
