馬建寧，余 沛，孫旭平，袁銀書

(1.濰坊濱海經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)交通運輸局，山東濰坊262737;2.中建六局土木工程有限公司，天津300345;3.商丘工學(xué)院 土木工程學(xué)院，河南 商丘476000)

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)越來越受到重視，特別是橋梁的建設(shè)，逐漸成為一個地方經(jīng)濟發(fā)展的見證，成為地方的代表性建筑［1］。2009年建設(shè)的“天津之眼”慈海橋把橋和摩天輪結(jié)合起來，是新型鋼桁架與摩天輪復(fù)合結(jié)構(gòu)體系橋梁的代表［2］。王小盾等［3］對新型斜拉橋和摩天輪組合結(jié)構(gòu)動力性能分析進行研究，建立了新型橋梁與摩天輪組合的模型;陳偕民等［4］通過考慮非線性效應(yīng)，對橋梁靜力與自振特性進行了分析研究。這些研究都為建設(shè)新型橋梁提供了一些有益的參考，但對無軸式摩天輪與橋梁的研究很少，濰坊白浪河大橋作為世界上第一個最大的無軸式編制網(wǎng)格摩天輪與橋梁的組合，是橋梁建設(shè)的又一進步，所以對橋梁鋼桁架的安全與穩(wěn)定性分析非常重要。

1 工程概況

白浪河大橋跨徑布置為(5×35)+(45+50+50+45)+(5×35)，總長540 m。其中主橋為45 m+50 m+50 m+45 m的雙層鋼桁架橋，全長190 m，主橋上部結(jié)構(gòu)連續(xù)鋼桁架結(jié)構(gòu)，位于摩天輪中心處，橋梁總寬47.7 m，5－9#墩為主橋。

桁架橋由上下兩層組成，上層為機動車道，橋面為混凝土橋面;下層為非機動車和人群以及摩天輪活動區(qū)，采用4片主桁，各片主桁尺寸完全一致，主桁中心距為10.6 m+10.9 m+10.6 m，下層橋面為鋼橋面;主桁之間通過上、下的縱橫梁連接，上縱梁和上橫梁上設(shè)置混凝土疊合層傳遞汽車活載，主桁采用不帶豎桿的三角形腹桿體系，底面水平，頂面隨縱坡變化，主桁上下弦桿中心高差4.484 ～5.38 m，鋼桁架梁全高5.379 ～6.28 m。

2 模型建立及荷載取值

2.1 平面、立面及斷面模型

采用Midas2013按照圖紙尺寸建立模型，見圖1。

2.2 各作用的取值

結(jié)構(gòu)自重:二期恒載，18 cm鋪裝，防撞護欄，人行道欄桿等;活載等級，城市－A級，雙向6車道，縱橫向折減系數(shù)按規(guī)范取值;人群荷載，3.0 kN/m2;體系溫差，按升降溫30℃考慮;梯度溫差，橋面板上下緣溫差按新規(guī)范考慮;不均勻沉降，10 mm;風(fēng)荷載，考慮橫橋向風(fēng)荷載，基準(zhǔn)風(fēng)壓W0=0.45 kN/m2，按 A 類地表粗造度，K0=1，K1=1.11，K2=1.19，K3=1，K5=1.38，風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值Wh=1.35 kN/m2;收縮許變，橋面板收縮許變按3 650天考慮。

3 分析結(jié)果

3.1 反力計算及結(jié)構(gòu)變形分析

根據(jù)取值結(jié)果，利用Midas2013軟件對鋼桁架橋梁進行分析，反力計算結(jié)果如表1所示，結(jié)構(gòu)變形驗算，如圖2所示。全橋鋼結(jié)構(gòu)用量5 344 t，5#與9#橋墩沉降一致，6#與8#橋墩沉降一致，主橋中間7#橋墩沉降最大;6#與8#橋墩由于是摩天輪的主要承載結(jié)構(gòu)，恒載較其他橋墩大，活載次之;鋼桁架橋梁的恒載撓度最大值為28 mm，活載最大撓度31 mm，符合規(guī)范及安全性要求。

表1 反力計算結(jié)果總表Tab.1 The calculation results of counterforce

3.2 靜力計算分析

通過對鋼桁架主橋各項荷載組合，荷載分項系數(shù)1.0，全橋最大包絡(luò)組合應(yīng)力為上橫梁171 Mpa，最小包絡(luò)組合應(yīng)力為下橫梁78 Mpa，見圖3。

3.3 主橋穩(wěn)定驗算分析

通過將自重和荷載質(zhì)量轉(zhuǎn)化到x、y、z三向，共計算20種模態(tài)，第一階段為橫向振動，橫向自振頻率為2.6 Hz，豎向振動出現(xiàn)在第6模態(tài)，豎向自振頻率為4.2 Hz，模型圖如圖3所示。穩(wěn)定系數(shù)定義為N(恒載+活載+風(fēng)荷載)=結(jié)構(gòu)穩(wěn)定極限狀態(tài)，通過計算20種模態(tài)，計算出的穩(wěn)定系數(shù)N=30，故結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定安全。

4 結(jié)論

通過建模分析，濰坊白浪河大橋主橋鋼桁架橋具有可實施性，按照擬定尺寸，計算其穩(wěn)定系數(shù)為30，結(jié)構(gòu)能夠滿足規(guī)范的各項變形、應(yīng)力、穩(wěn)定性等要求，結(jié)構(gòu)具有較高的安全可靠性。

［1］項海帆.高等橋梁結(jié)構(gòu)理論［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［2］馮偉，宋平安.慈海橋的新型鋼桁架橋和摩天輪復(fù)合結(jié)構(gòu)體系［J］.土工基礎(chǔ)，2008(1):80－82.

［3］王小盾，石永久，王元清.新型斜拉橋和摩天輪組合結(jié)構(gòu)動力性能分析［J］.工程抗震與加固改造，2006(1):25－30.

［4］陳偕民，劉 青.考慮非線性效應(yīng)的斜拉橋靜力分析和自振特性分析［J］.工程力學(xué)，1996(增刊):276－280.