钢混结合段分析报告-midas FEA

《工程建设标准强制性条文（城市建设部分）》（建标[2002]202号） 《城市桥梁设计规范》）（CJJ11-2011） 《城市桥梁抗震设计规范》(CJJ 166-2011) 《公路路基设计规范》（JTG D30-2004） 《公路工程技术标准》）（JTGB01-2003） 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004） 《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007) 《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T D60-01-2004) 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86) 《桥梁结构用钢》(GB/T714-2000)

《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB 10002.2-2005） 《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）

《公路钢管混凝土拱桥设计规范》（CQJTG/T D66-2001）

1. 钢混结合段模型计算 1.1 节段模型的建立

考虑圣维南原理对局部分析部位的影响，钢混结合段拱肋节段长度为7.6m，其中嵌入拱脚混凝土2m，拱脚混凝土按照图纸实际尺寸全部建立，节段模型示意图如图2.1.1所示。

图2.1.1 节段模型示意图（单位：mm）

模型的计算采用大型有限元软件midas-FEA，混凝土采用3D实体单元，肋板、垫板、承压板采用2D板壳单元，不考虑拱脚、拱肋混凝土与拱肋钢板之间的滑移，建模中混凝土与拱肋钢板完全共节点处理，混凝土采用8节点六面体单元+6节点五面体单元，拱肋钢板采用4节点2D单元，模型中未考虑普通钢筋以及Y构前悬臂进入拱脚内部的预应力钢束。

模型边界条件为：拱脚底部完全固结处理（如图2.1.2所示），即拱脚底部节点约束X方向（纵桥向），Y方向（横桥向），Z方向（竖向）的位移，其中Y轴的负方向指向为（中分带侧→人行道侧）。

图2.1.2 万平路桥钢混结合段有限元模型

加载方法为：拱肋端部形心位置建立一个主节点，拱肋端部截面的节点为从属节点，两者之间建立主从约束（刚臂连接—见图2.1.2所示），将midas Civil杆系模型中各种工况组合下对应的荷载（力及力矩）作为实体有限元模型的边界荷载施加在主节点上，荷载大小见下表。

表2.1.1 荷载工况组合下最不利荷载值

基本(全部) 标准(全部) 短期(全部) 长期(全部) 轴向(kN) -170.61 -151.4 -14727.4 -14114.3 剪力-y(kN) -153.02 -136.18 -126.12 -122.82 剪力-z(kN) -690.99 -621.33 -4.32 -523.75 扭矩(kN*m) -76.8 -56.06 -50 -48 弯矩-y(kN*m) -2114.21 -1842.8 -1661.73 -1596.81 弯矩-z(kN*m) -533.31 -476.01 -436.96 -423.52 模型中拱脚混凝土和钢管拱内混凝土采用C50混凝土，其各项力学参数为：弹性模量：3.45×104 MPa，剪切模量：1.38×104 MPa，轴心抗压强度设计值：fcd=22.4 MPa，轴心抗拉强度设计值：ftd=1.83 MPa，泊松7比：0.2，线膨胀系

数：1.0×10-5/℃，容重：γ=26.0 kN/m3，拱脚及钢管拱内混凝土有限元模型如图2.1.3所示

图2.1.3 拱脚及拱肋混凝土有限元模型

模型中拱肋采用Q345D 等级钢材，其各项力学参数为：弹性模量：2.06×105 MPa，剪切模量：7.9×104 MPa，泊松比：0.3，线膨胀系数：1.2×10-5/℃，密度：ρ=7.85×103 kg/m3，板厚≤16mm，抗拉、抗压、抗弯强度为315MPa, 抗剪强度185MPa。拱肋N1/N2、纵肋N3、腹板端钢板N9、底座钢板N8、拱脚加强钢板N1有限元模型如图2.1.4所示

图2.1.4 拱肋、纵肋、腹板端钢板、底座钢板、拱脚加强钢板有限元模型

1.2 基本组合（全部）钢混结合段应力分布

①、拱脚混凝土应力分布

图2.2.1 基本组合（全部）拱脚混凝土纵桥向应力云图

基本组合下，拱脚混凝土纵桥向最大拉应力为2.507MPa，超过了C50抗拉强度设计值

1.83MP，最大压应力为17.241MPa（出现在拱肋与拱脚交界面的位置），小于C50抗压强度设计值22.4 MPa。拉应力在0.039MPa～2.507MPa仅有2.4%的区域，97.3%的区域应力水平在-7.367MPa～0.039MPa之间。

图2.2.2 基本组合（全部）拱脚混凝土横桥向应力云图

基本组合下，拱脚混凝土横桥向最大拉应力为3.077MPa（ANSYS模型中该位置处应力为3.503MPa），超过了C50抗拉强度设计值1.83MP，最大压应力为8.185MPa。小于C50轴心抗压强度设计值22.4 MPa。

图2.2.3 基本组合（全部）拱脚混凝土竖向应力云图

基本组合下，拱脚混凝土竖向最大拉应力为13.259MPa，出现在拱脚底面（拱肋内倾的反方向）。ANSYS中该位置处12.171MPa。远远超过了C50抗拉强度设计值1.83MP。但应力云图中仅有1%的区域应力水平介于0.847MPa～13.259MPa之间。

图2.2.4 基本组合（全部）拱脚混凝土主拉应力云图

基本组合下，拱脚混凝土主拉应力峰值为13.684MPa，出现在拱脚外侧（拱肋内倾的反方向）。ANSYS中该位置处12.606MPa。远远超过了C50抗拉强度设计值1.83MP。从应力云图分布可以看出，有21.2%的区域主拉应力水平介于1.757MPa～13.259MPa。

图2.2.5 基本组合（全部）拱脚混凝土主压应力云图

基本组合下，拱脚混凝土主压应力峰值为27.229MPa，出现在拱肋与拱脚交界面的位置，该峰值应力超过了C50抗压强度设计值22.4 MPa。但从应力云图分布可以看出，仅有不到2.5%的区域主拉应力水平介于-8.839MPa～-27.229MPa之间。（应力集中区域）

②、拱肋混凝土应力分布

图2.2.6 基本组合（全部）拱肋混凝土纵桥向应力云图

基本组合下，拱肋混凝土纵桥向拉应力峰值为0.036MPa，压应力峰值为17.568MPa出现在拱肋与拱脚交界面的位置，从应力云图分布可以看出，99.3%的区域压应力水平介于-1.0MPa～-17.568MPa之间，拱肋混凝土几乎全部受压。

图2.2.7 基本组合（全部）拱肋混凝土横桥向应力云图

基本组合下，拱肋混凝土横桥向拉应力峰值为3.152MPa，压应力峰值为11.635MPa，均出现在拱肋与拱脚交界面的位置，从应力云图分布可以看出，仅有0.1%的区域拉应力水平介于2.228MPa～3.152MPa之间，29.9%区域应力水平介于0.379MPa～2.228MPa之间，剩下区域全部受压。

图2.2.8 基本组合（全部）拱肋混凝土竖应力云图

基本组合下，拱肋混凝土竖向拉应力峰值为0.066MPa，压应力峰值为17.115MPa出现在拱肋与拱脚交界面的位置，从应力云图分布可以看出，仅有3.2%的区域拉应力水平介于-1.008MPa～0.066MPa之间，95.4%区域应力水平介于-9.598MPa～-1.008MPa之间，1.3%的区域应力水平介于-9.598MPa～-17.115MPa之间。

图2.2.9 基本组合（全部）拱肋混凝土主拉应力云图

基本组合下，拱肋混凝土主拉应力峰值为3.948MPa，从应力云图分布可以看出，仅有1.2%的区域拉应力水平介于1.874MPa～3.948MPa之间。

图2.2.10 基本组合（全部）拱肋混凝土主压应力云图

基本组合下，拱肋混凝土主压应力峰值为27.870MPa出现在拱肋与拱脚交界面的位置，

从应力云图分布可以看出，仅有7.2%的区域压应力水平介于19.226Pa～27.870MPa之间。

③、拱肋、纵肋、腹板端钢板、底座钢板、拱脚加强钢板应力分布

图2.2.11 基本组合（全部）腹板端钢板N9、底座钢板N8应力云图

基本组合下，腹板端钢板N9、底座钢板N8(BOT)最大MISES应力为23.536MPa，(TOP)最大MISES应力为25.045MPa，小于容许应力。

图2.2.12 基本组合（全部）拱脚加强钢板N1应力云图

基本组合下，拱脚加强钢板N1(BOT)最大MISES应力为.162MPa，(TOP)最大MISES应力为60.697MPa，小于容许应力。

图2.2.13 基本组合（全部）拱肋钢板N1应力云图

基本组合下，N1(BOT)最大MISES应力为179.993MPa，(TOP)最大MISES应力为1.704MPa，小于容许应力。

图2.2.14 基本组合（全部）拱肋钢板N2应力云图

基本组合下，拱肋钢板N2 N1(BOT)最大MISES应力为127.621MPa，(TOP)最大MISES应力为125.668MPa，小于容许应力。

图2.2.15 基本组合（全部）纵肋钢板N3应力云图

基本组合下，纵肋钢板N3(BOT)最大MISES应力为158.475MPa，(TOP)最大MISES应力为158.9MPa，小于容许应力。

1.3 标准组合（全部）钢混结合段应力分布

①、拱脚混凝土应力分布

图2.3.1 标准组合（全部）拱脚纵桥向应力云图

标准组合下，拱脚混凝土纵桥向峰值拉应力为1.995MPa（备注：出现拉应力原因主要是因为在拱肋强大的推力作用，拱脚混凝土为拱肋沿X轴反方向的变形），该峰值应力超过了抗拉强度设计值1.83MP，但应力水平介于0.940MPa～1.995MPa仅有0.1%的区域，最大压应力为14.875MPa（出现在拱肋与拱脚交界面的位置），小于轴心抗压强度设计值22.4 MPa，95.8%的区域应力水平介于-7.494MPa～-1.139MPa之间，拱脚混凝土纵桥向几乎全部受压。

图2.3.2 标准组合（全部）拱脚横桥向应力云图

标准组合下，拱脚混凝土横桥向峰值拉应力为2.690MPa（拱肋的冲切造成的，ANSYS模型中该处应力为3.304MPa），超过了C50抗拉强度设计值1.83MP，但仅有0.3%的区域应力水平介于1.466MPa～2.690MPa之间，最大压应力为-7.104MPa，小于C50抗压强度设计值22.4 MPa。

图2.3.3 标准组合（全部）拱脚竖向应力云图

标准组合下，拱脚混凝土竖向拉应力峰值为10.0MPa（由拱肋内倾变形造成的，ANSYS模型中该处的应力为9.739MPa），峰值压应力为-17.442MPa（出现在拱肋与拱脚交界面的位置），仅有0.4%的区域应力水平介于1.8MPa～7.129MPa之间，应力水平介于7.129MPa～10.0MPa之间的区域不到0.1%，56.2%区域压应力水平介于1.6MPa～6.912MPa之间，41.1%区域应力水平介于-1.6MPa～0.109MPa之间。

图2.3.4 标准组合（全部）拱脚混凝土主拉应力云图

标准组合下，拱脚混凝土主拉应力峰值为10.993MPa（由拱肋内倾变形造成的，ANSYS模型中该处的应力为10.144MPa），但仅有1.1%的区域应力水平介于2.956MPa～10.993MPa之间，49.5%区域压应力水平之间0.4MPa～2.956MPa。

图2.3.5 标准组合（全部）拱脚混凝土主压应力云图

标准组合下，拱脚混凝土主压应力峰值为23.650MPa（出现在拱肋与拱脚交界面的位置），该峰值应力超过了C50抗压强度设计值22.4 MPa，但仅有1%的区域主压应力水平介于9.372MPa～23.650MPa之间。

②、拱肋混凝土应力分布

图2.3.6 标准组合（全部）拱肋混凝土纵桥向应力云图

标准组合下，拱肋混凝土纵桥向拉应力峰值为0.695MPa，压应力峰值为15.185MPa出现在拱肋与拱脚交界面的位置，从应力云图分布可以看出，99.3%的区域压应力水平介于-0.298MPa～-15.185MPa之间，拱肋混凝土几乎全部受压。

图2.3.7 标准组合（全部）拱肋混凝土横桥向应力云图

标准组合下，拱肋混凝土横桥向拉应力峰值为2.738MPa，压应力峰值为9.955MPa出现在拱肋与拱脚交界面的位置，从应力云图分布可以看出，仅有1.6%的区域拉应力水平介于1.152MPa～2.738MPa之间，24.2%区域应力水平介于0.036MPa～1.152MPa之间，56.1%的区域应力水平介于-0.435MPa～0.036MPa之间。

图2.3.8 标准组合（全部）拱肋混凝土竖应力云图

标准组合下，拱肋混凝土竖向拉应力峰值为0.195MPa，压应力峰值为15.038MPa出现在拱肋与拱脚交界面的位置，从应力云图分布可以看出，超过 96%区域受压。

图2.3.9 标准组合（全部）拱肋混凝土主拉应力云图

标准组合下，拱肋混凝土主拉应力峰值为3.4MPa，从应力云图分布可以看出，仅有1.1%

的区域拉应力水平介于1.3MPa～3.4MPa之间。

图2.3.10 标准组合（全部）拱肋混凝土主压应力云图

标准组合下，拱肋混凝土主压应力峰值为24.360MPa出现在拱肋与拱脚交界面的位置，从应力云图分布可以看出，仅有2.9%的区域拉应力水平介于-18.294Pa～-24.360MPa之间。

③、拱肋、纵肋、腹板端钢板、底座钢板、拱脚加强钢板应力分布

图2.3.11 标准组合（全部）腹板端钢板N9、底座钢板N8应力云图

标准组合下，腹板端钢板N9、底座钢板N8(BOT)最大MISES应力为19.192MPa，(TOP)最大MISES应力为20.865MPa，小于容许应力。

图2.3.12 标准组合（全部）拱脚加强钢板N1应力云图

标准组合下，拱脚加强钢板N1(BOT)最大MISES应力为46.306MPa，(TOP)最大MISES应力为52.682MPa，小于容许应力。

图2.3.13 标准组合（全部）拱肋钢板N1应力云图

标准组合下，拱肋钢板N1(BOT)最大MISES应力为135.200MPa，(TOP)最大MISES应力为157.333MPa，小于容许应力。

图2.3.14 标准组合（全部）拱肋钢板N2应力云图

标准组合下，拱肋钢板N2拱肋钢板N2(BOT)最大MISES应力为116.810MPa，(TOP)最大MISES应力为116.309MPa，小于容许应力。

图2.3.15 标准组合（全部）纵肋钢板N3应力云图

标准组合下，纵肋钢板N3(BOT)最大MISES应力为138.266MPa，(TOP)最大MISES应力为137.758MPa，小于容许应力。

1.4 短期组合（全部）钢混结合段应力分布

①、拱脚混凝土应力分布

图2.4.1 短期组合（全部）拱脚混凝土纵桥向应力云图

短期组合下，拱脚混凝土纵桥向峰值拉应力为1.928MPa，该峰值应力超过了抗拉强度设计值1.83MP，但应力水平介于0.026MPa～1.938MPa仅有3%的区域，最大压应力为13.706MPa（出现在拱肋与拱脚交界面的位置），小于C50抗压强度设计值22.4 MPa，97%的区域应力水平介于-8.820MPa～0.026MPa之间，拱脚混凝土纵桥向几乎全部受压。

图2.4.2 短期组合（全部）拱脚混凝土横桥向应力云图

短期组合下，拱脚混凝土横桥向峰值拉应力为2.448MPa（拱肋的冲切造成的，ANSYS模型中该处应力为2.773MPa），超过了C50抗拉强度设计值1.83MP，但仅有0.4%的区域应力水平介于1.326MPa～2.690MPa之间，最大压应力为-6.529MPa，小于C50抗压强度设计值22.4 MPa。

图2.4.3 短期组合（全部）拱脚混凝土竖向应力云图

短期组合下，拱脚混凝土竖向拉应力峰值为10.211MPa（由拱肋内倾变形造成的，ANSYS模型中该处的应力为9.378MPa），峰值压应力为-15.863MPa（出现在拱肋与拱脚交界面的位置），仅有0.4%的区域应力水平介于2.063MPa～10.211MPa，应力水平介于0.434MPa～2.063MPa的区域不到0.9%，61.2%区域压应力水平介于1.196MPa～2.826MPa之间。

图2.4.4 短期组合（全部）拱脚混凝土主拉应力云图

短期组合下，拱脚混凝土主拉应力峰值为10.2MPa（由拱肋内倾变形造成的，ANSYS模型中该处的应力为9.713MPa），但仅有1.1%的区域应力水平介于2.859MPa～10.2MPa之间，50.5%区域压应力水平介于0.5MPa～2.147MPa之间。

图2.4.5 短期组合（全部）拱脚混凝土主压应力云图

短期组合下，拱脚混凝土主压应力峰值为21.722MPa（出现在拱肋与拱脚交界面的位置），该峰值应力小于C50抗压强度设计值22.4 MPa。

②、拱肋混凝土应力分布

图2.4.6 短期组合（全部）拱肋混凝土纵桥向应力云图

短期组合下，拱肋混凝土纵桥向拉应力峰值为0.308MPa，压应力峰值为13.967MPa出现在拱肋与拱脚交界面的位置，从应力云图分布可以看出，99.3%的区域压应力水平介于-0.584MPa～-13.967MPa之间，拱肋混凝土几乎全部受压。

图2.4.7 短期组合（全部）拱肋混凝土横桥向应力云图

短期组合下，拱肋混凝土横桥向拉应力峰值为2.516MPa，压应力峰值为9.234MPa出现在拱肋与拱脚交界面的位置，从应力云图分布可以看出，仅有1.6%的区域拉应力水平介于1.047MPa～2.516MPa之间，26.5%区域应力水平介于0.313MPa～1.047MPa之间，53.7%的区域应力水平介于-0.421MPa～0.313MPa之间。

图2.4.8 短期组合（全部）拱肋混凝土竖向应力云图

短期组合下，拱肋混凝土竖向拉应力峰值为0.037MPa，压应力峰值为13.723MPa出现在拱肋与拱脚交界面的位置，从应力云图分布可以看出，超过 95.6%的区域受压。

图2.4.9 短期组合（全部）拱肋混凝土主拉应力云图

短期组合下，拱肋混凝土主拉应力峰值为3.156MPa，从应力云图分布可以看出，仅有1.1%的区域拉应力水平介于1.500MPa～3.156MPa之间。

图2.4.10 短期组合（全部）拱肋混凝土主压应力云图

短期组合下，拱肋混凝土主压应力峰值为22.279MPa出现在拱肋与拱脚交界面的位置，

从应力云图分布可以看出，仅有1.1%的区域拉应力水平介于-18.118Pa～-22.279MPa之间。

③、拱肋、纵肋、腹板端钢板、底座钢板、拱脚加强钢板应力分布

图2.4.11 短期组合（全部）腹板端钢板N9、底座钢板N8应力云图

短期组合下，腹板端钢板N9、底座钢板N8(BOT)最大MISES应力为18.1MPa，(TOP)最大MISES应力为19.592MPa，小于容许应力。

图2.4.12 短期组合（全部）拱脚加强钢板N1应力云图

短期组合下，拱脚加强钢板N1(BOT)最大MISES应力为42.955MPa，(TOP)最大MISES应力为48.416MPa，小于容许应力。

图2.4.13 短期组合（全部）拱肋钢板N1应力云图

短期组合下，拱肋钢板N1(BOT)最大MISES应力为123.680MPa，(TOP)最大MISES应力为143.881MPa，小于容许应力。

图2.4.14 短期组合（全部）拱肋钢板N2应力云图

短期组合下，拱肋钢板N2(BOT)最大MISES应力为99.617MPa，(TOP)最大MISES应力为101.222MPa，小于容许应力。

图2.4.15 短期组合（全部）纵肋钢板N3应力云图

短期组合下，纵肋钢板N3(BOT)最大MISES应力为126.522MPa，(TOP)最大MISES应力为127.005MPa，小于容许应力。

长期组合（全部）钢混结合段应力分布

①、拱脚混凝土应力分布

图2.5.1 长期组合（全部）拱脚纵桥向应力云图

长期组合下，拱脚混凝土纵桥向峰值拉应力为1.4887MPa，该峰值应力未超过C50抗拉强度设计值1.83MP，最大压应力为11.634MPa（出现在拱肋与拱脚交界面的位置），小于轴心抗压强度设计值22.4 MPa，96%的区域应力水平介于-1.530MPa～-11.634MPa之间，拱脚混凝土纵桥向几乎全部受压。

图2.5.1 长期组合（全部）拱脚横桥向应力云图

长期组合下，拱脚混凝土横桥向峰值拉应力为2.276MPa（拱肋的冲切造成的，ANSYS模型中该处应力为2.669MPa），超过了C50抗拉强度设计值1.83MP，但仅有0.1%的区域应力水平介于1.792MPa～2.276MPa，峰值压应力为-5.476MPa，小于C50抗压强度设计值22.4 MPa。

图2.5.2 长期组合（全部）拱脚竖向应力云图

长期组合下，拱脚混凝土竖向拉应力峰值为8.3MPa（由拱肋内倾变形造成的，ANSYS模型中该处的应力为8.978MPa），峰值压应力为-13.727MPa（出现在拱肋与拱脚交界面的位置），仅有0.6%的区域应力水平介于1.4MPa～6.974MPa，应力水平介于6.974MPa～8.3MPa的区域不到0.1%，66%区域压应力水平介于1.306MPa～2.686MPa，27.2%区域应力水平介于-1.306MPa～0.074MPa之间。

图2.5.3 长期组合（全部）拱脚主拉应力云图

长期组合下，拱脚混凝土主拉应力峰值为8.676MPa（由拱肋内倾变形造成的，ANSYS模型中该处的应力为9.298MPa），但仅有2.2%的区域应力水平介于2.378MPa～10.993MPa之间。

图2.5.4 长期组合（全部）拱脚混凝土主压应力云图

长期组合下，拱脚混凝土主压应力峰值为18.100MPa（出现在拱肋与拱脚交界面的位置），该峰值应力未超过C50抗压强度设计值22.4 MPa。

②、拱肋混凝土应力分布

图2.5.6 长期组合（全部）拱肋混凝土纵桥向应力云图

长期组合下，拱肋混凝土纵桥向压应力峰值为12.526MPa出现在拱肋与拱脚交界面的位置，从应力云图分布可以看出，拱肋混凝土没有受拉现象，全部受压。

图2.5.7 长期组合（全部）拱肋混凝土横桥向应力云图

长期组合下，拱肋混凝土横桥向拉应力峰值为2.1MPa，压应力峰值为7.735MPa，从应力云图分布可以看出，仅有0.1%的区域拉应力水平介于1.536MPa～2.1MPa之间，27.8%区域应力水平介于0.299MPa～1.536MPa之间，51.7%的区域应力水平介于-0.318MPa～0.299MPa之间。

图2.5.8 长期组合（全部）拱肋混凝土竖应力云图

长期组合下，拱肋混凝土束向全部受压，压应力幅值在0.073MPa～11.361MPa之间，均小于C50抗压强度设计值，且拱肋混凝土未出现拉应力，全部受压。

图2.5.9 长期组合（全部）拱肋混凝土主拉应力云图

长期组合下，拱肋混凝土主拉应力峰值为2.713MPa，出现在拱肋与拱脚交界面的位置，从应力云图分布可以看出，仅有0.3%的区域拉应力水平介于1.772MPa～2.713MPa之间。

图2.5.10 长期组合（全部）拱肋混凝土主压应力云图

长期组合下，拱肋混凝土主压应力峰值为18.533MPa出现在拱肋与拱脚交界面的位置，从应力云图分布可以看出，仅有0.8%的区域主压应力水平介于15.455Pa～18.533MPa之间。

③、拱肋、纵肋、腹板端钢板、底座钢板、拱脚加强钢板应力分布

图2.5.11 长期组合（全部）腹板端钢板N9、底座钢板N8应力云图

长期组合下，腹板端钢板N9、底座钢板N8(BOT)最大MISES应力为17.1MPa，(TOP)最大MISES应力为18.313MPa，小于容许应力。

图2.5.12 长期组合（全部）拱脚加强钢板N1应力云图

长期组合下，拱脚加强钢板N1(BOT)最大MISES应力为35.711MPa，(TOP)最大MISES应力为40.4MPa，小于容许应力。

图2.5.13 长期组合（全部）拱肋钢板N1应力云图

长期组合下，拱肋钢板N1(BOT)最大MISES应力为101.698MPa，(TOP)最大MISES应力为120.351MPa，小于容许应力。

图2.4.14 长期组合（全部）拱肋钢板N2应力云图

长期组合下，拱肋钢板N2(BOT)最大MISES应力为79.257MPa，(TOP)最大MISES应力为82.312MPa，小于容许应力。

图2.4.15 长期组合（全部）纵肋钢板N3应力云图

长期组合下，纵肋钢板N3(BOT)最大MISES应力为103.113MPa，(TOP)最大MISES应力为105.237MPa，小于容许应力。

2. 应力汇总

拱脚混凝土应力（拉应力为正、压应力为负，单位：MPa） SZ-横桥向应 SX-纵桥向应力 SY-竖向应力 S1主拉应力 S3主压应力 力 min max min max min max max max 基本组-17.242.50-19.8313.25-8.185 3.077 13.684 -27.299 合 1 7 8 9 标准组-14.871.99-23.2510.-7.104 2.690 10.993 -23.650 合 5 5 4 0 短期组-13.701.92-15.8610.21-6.529 2.448 10.2 -21.722 合 6 8 3 1 长期组-11.631.48-13.728.3 -5.476 2.276 8.676 -18.100 合 4 9 7

拱肋混凝土（拉应力为正、压应力为负，单位：MPa） S1主拉应S3主压应 SX-纵桥向应力 SY-竖向应力 SZ-横桥向应力 力 力 min max min max min max max max 基本组-17.56-17.11-11.633.150.036 0.066 3.948 -27.870 合 8 5 5 2 标准组-15.180.695 -15.030.195 -9.955 2.733.4 -24.360 合 短期组合 长期组合

5 -13.967 -12.526 8 -13.720.308 3 -0.79-11.361 1 8 2.510.037 -9.234 6 -0.072.15-7.735 3 4 3.156 2.713 -22.279 -18.533 钢板等效应力SEQV-max(单位:MPa)-BOT 腹板端钢板N9 拱脚加强钢板N1 拱肋钢板N1 拱肋钢板N2 纵肋钢板N3 底座钢板N8 基本组合 23.536 .162 179.993 127.621 158.475 标准组合 19.192 46.306 135.200 116.810 138.266 短期组合 18.1 42.955 123.680 99.617 126.522 长期组合 17.1 35.711 101.698 79.257 103.113

钢板等效应力SEQV-max(单位:MPa)-TOP 基本组合 标准组合 短期组合 长期组合 腹板端钢板N9 底座钢板N8 25.045 20.865 19.592 18.313 拱脚加强钢板N1 拱肋钢板N1 拱肋钢板N2 纵肋钢板N3 60.697 52.682 40.4 .901 1.704 157.333 120.351 171.482 125.668 116.309 82.312 111.903 158.9 137.758 105.237 131.474 3. 结论与建议

①、四种组合下，拱脚混凝土外缘出现较大的竖向拉应力及主拉应力，且竖向拉应力对主拉应力的贡献达到90%以上，分析认为此部位的应力主要是由于拱肋在荷载作用下内倾带动拱脚混凝土发生内倾变形，但本次分析中未考虑Y构前悬臂中伸入拱脚内部的3根YT2及3根YB2预应力钢束的影响，同时未考虑主梁及Y构前悬臂对拱脚受力的贡献，仅仅将拱脚底面全部固结考虑，因此拱脚外缘出现过大的拉应力，结果是失真的。若要精确计算该部位的应力，应在计算模型中协同考虑Y构前悬臂、预应力及部分主梁对其的影响。

四种组合下，拱脚前缘下底面均出现的横桥向拉应力，对比midas-FEA与ANSYS的计算结果，发现两者差异不大，个人认为是由于拱肋在强大的轴力下对拱脚形成了一定的冲切造成的，虽然拉应力区域不大，但此部位对配筋应加强重视。

②、四种组合下，拱脚混凝土与拱肋混凝土交界区域（下缘内侧）均出现了较大的压应力及主压应力（均超过了C50抗压强度设计值），对比midas-FEA与ANSYS的计算结果，发现两者差异在3MPa～4MPa，很大程度上是因为两者分网采用的网格不同，拱脚与拱肋交汇区域，本身存在一定的尖角，ANSYS采用的是4节点的锥形单元，midas-FEA采用了8节点的六面体单元（相对来说应力过渡较为平缓），但该区域本身就属于应力集中区域，压应力

集中无可避免，可在构造措施上稍加调整。

③、四种组合下，拱肋混凝土在上缘外侧均出现了一定的拉应力，主要是由于拱脚根部的负弯矩以及拱肋内倾变形造成的。

④、四种组合下，腹板端钢板N9、底座钢板N8、拱脚加强钢板N1、拱肋钢板N1、拱肋钢板N2、纵肋钢板N3的MISES应力均未超过容许应力。