白倫華 沈銳利

摘 要：以經(jīng)典力學(xué)理論及有限單元法為主要研究手段，建立各類橋梁結(jié)構(gòu)在各種工況下的解析（近似）解或數(shù)值解，探求各類橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，是橋梁結(jié)構(gòu)分析理論的研究范疇。近年來，隨著如波形鋼腹板箱梁橋、多塔斜拉橋、多塔懸索橋等新的結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)，橋梁結(jié)構(gòu)分析理論中箱梁的空間分析理論及纜索承重橋梁分析理論兩個傳統(tǒng)課題取得了長足的進(jìn)步。為了能夠更好地適應(yīng)當(dāng)前橋梁建設(shè)形勢，服務(wù)工程實(shí)踐，回顧了相關(guān)研究，對文獻(xiàn)內(nèi)容進(jìn)行分類分塊報道，主要闡述了波形鋼腹板箱梁理論、傳統(tǒng)箱梁空間分析理論的拓展、多塔懸索橋中塔效應(yīng)、纜索承重橋梁的極限承載力及鋼UHPC橋面系的相關(guān)研究成果，并引申探討箱梁及纜索承重橋梁理論精細(xì)化分析方法存在的不足之處，總結(jié)相關(guān)的實(shí)際工程應(yīng)用情況，對后續(xù)研究提出建議。

關(guān)鍵詞：橋梁結(jié)構(gòu);箱梁;纜索承重橋梁;非線性分析理論

中圖分類號：U441 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：R ? 文章編號：2096-6717（2020）05-0067-09

收稿日期：2020-04-03

基金項目：中國鐵路總公司科技研究開發(fā)計劃（2015G002-A）

作者簡介：白倫華（1990- ），男，博士，助理研究員，主要從事大跨徑橋梁理論研究，E-mail： bailunhua@163.com。

沈銳利（通信作者），男，教授，博士生導(dǎo)師，E-mail： rlshen@163.com。

Received：2020-04-03

Foundation item：Science and Technology Research and Development Plan Project of China Railway （No. 2015G002-A）

Author brief：Bai Lunhua（1990- ）， PhD， assistant research fellow， main research interest： analysis theory of large span bridges， E-mail： bailunhua@163.com.

Shen Ruili（corresponding author）， professor， doctoral supervisor， E-mail： rlshen@163.com.

Abstract： Based on the main analysis methods including the classic mechanics and the finite element method， to establish analytical solutions and numerical solutions of various types of bridges under different situations to explore the mechanical behavior of bridge structures is the category of the bridge structure analysis theories. In recent years， with the emergence of new structural forms such as corrugated steel web box girder bridge， The space analysis theory of box girder and the analysis theory of cable-bearing bridge have made great progress.To meet the requirements of current bridge construction situations and to better serve the practical engineering，through reviewing related research， the present paper reports literatures into separate parts， and mainly expounds some focus issues including shear lag of box girders with corrugated steel webs， extension of traditional box girder spatial analysis theory， central tower effects of multi-tower suspension bridge， ultimate capacity of cable-supported bridges and steel-UHPC composite bridge deck system， and extends to explore shortages of box girder and cable-supported bridge refined analysis theories. It is summarized the engineering applications of the research theory， and corresponding suggestions are made to the future study.

Keywords：bridge structure; box girder; cable-supported bridge; nonlinear analysis theory

橋梁結(jié)構(gòu)分析理論的基本問題是橋梁體系、構(gòu)件中力與變形的求解。傳統(tǒng)理論主要涵蓋了橋梁結(jié)構(gòu)的空間分析理論、各類梁橋（包括鋼橋、混凝土梁橋及組合梁橋）、拱橋及大跨度橋梁（纜索承重橋梁為主）的靜力計算理論，橋梁施工過程的時變力學(xué)問題也是橋梁結(jié)構(gòu)分析理論研究的一個方面[1]。近年來，隨非線性理論的成熟及通用有限元軟件的應(yīng)用推廣，橋梁精細(xì)化分析理論發(fā)展迅速，基于三維實(shí)體有限元模型的橋梁抗火、船撞、車撞、落石沖擊、波浪沖擊及橋梁側(cè)翻等方面的研究豐富了橋梁結(jié)構(gòu)理論的范疇[2]。

論文綜述了傳統(tǒng)橋梁結(jié)構(gòu)分析理論的研究進(jìn)展，包括箱梁結(jié)構(gòu)的空間分析理論及纜索承重橋梁計算理論兩個分支，只包含靜力分析。每部分對熱點(diǎn)研究問題進(jìn)行重點(diǎn)闡述，包括波形鋼腹板箱梁理論、傳統(tǒng)箱梁空間分析理論的拓展、多塔懸索橋中塔效應(yīng)、纜索承重橋梁的極限承載力及鋼UHPC橋面板，分析存在的不足之處，總結(jié)相關(guān)理論的工程應(yīng)用情況，在此基礎(chǔ)上提出后續(xù)研究的建議。

1 箱梁分析理論

1.1 波形鋼腹板箱梁理論

高性能裝配式組合橋梁結(jié)構(gòu)在橋梁工程學(xué)科工程開發(fā)前沿占據(jù)重要一席，波形鋼腹板的使用對高性能裝配式組合橋梁結(jié)構(gòu)的發(fā)展創(chuàng)新具有重要的作用[3]。波形鋼腹板箱梁是波形鋼腹板應(yīng)用的主要形式之一，具有材料組合方式、板件連接方式靈活及體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)協(xié)作方便等優(yōu)點(diǎn)，目前已在滁河大橋、鄄城黃河大橋、桃花峪大橋引橋、頭道河大橋等工程中得到應(yīng)用。近年來，相關(guān)研究重點(diǎn)關(guān)注了幾種新型箱梁（圖1）的基本彎、剪、扭及橫向受力的分析方法及力學(xué)行為。

張紫辰等[4]與王根會等[5]對波形鋼腹板組合箱梁（底板為鋼板）的剪力滯進(jìn)行了研究，采用能量變分法推導(dǎo)了該結(jié)構(gòu)形式的剪力滯后控制方程，并采用試驗?zāi)Ｐ团c有限元模型進(jìn)行分析對比。Chen[6]等則通過模型試驗、數(shù)值模擬及理論推導(dǎo)研究了如圖1（a）所示的波形鋼腹板箱梁的剪力滯行為，這種箱梁形式充分利用了鋼管混凝土的高承載力優(yōu)勢和桁架的減重功能，是一種輕型波形鋼腹板箱梁。李運(yùn)生等[7]考慮了曲率影響、截面剪力滯效應(yīng)、波形腹板剪切效應(yīng)、扭轉(zhuǎn)和畸變效應(yīng)，采用能量變分法推導(dǎo)了波形鋼腹板簡支曲線結(jié)合梁在彎扭效應(yīng)下的解析解，隨后通過固定跨度和截面模型研究了曲線半徑和圓心角對彎扭效應(yīng)的影響，得到了跨中撓度、扭轉(zhuǎn)角等畸變角隨圓心角的變化規(guī)律。姜瑞娟等[8]提出了基于3個廣義位移函數(shù)的波形鋼腹板組合箱梁剪力滯效應(yīng)微分方程和基于有限差分法的半解析半數(shù)值解法。李麗園等[9]基于能量變分原理推導(dǎo)了簡支箱梁的剪切附加撓度計算方法，結(jié)果表明，該方法與ANSYS空間有限元模型計算結(jié)果及實(shí)測結(jié)果吻合較好。Zhou等[10]提出了一種用于評價波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁純扭性能的改進(jìn)柔性扭轉(zhuǎn)膜模型，該模型可以有效地考慮混凝土受拉強(qiáng)度、受拉軟化行為及混凝土的抗剪行為，經(jīng)過數(shù)值模型及試驗數(shù)據(jù)的對比，它的合理性與準(zhǔn)確性得到了相應(yīng)的驗證，如圖2所示。Shen等[11]同樣建立了用于波紋鋼腹板預(yù)應(yīng)力組合箱梁扭轉(zhuǎn)全過程分析的軟化膜模型。趙品等[12]提出了一種預(yù)測單箱雙室波形鋼腹板箱梁橫向內(nèi)力及變形的剛架模型，對比實(shí)驗結(jié)果、傳統(tǒng)箱梁框架模型和公路橋規(guī)中的簡支板與連續(xù)板模型的橫向內(nèi)力計算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)剛架模型計算結(jié)果較規(guī)范結(jié)果偏小。王兆南等[13]等基于框架分析法建立了波形鋼腹板箱梁橫向內(nèi)力解析計算公式，并分析了波形鋼腹板厚度、波折角、波長及箱梁寬高比等參數(shù)對橫向內(nèi)力的影響規(guī)律。

1.2 傳統(tǒng)箱梁空間分析理論

對經(jīng)典箱梁理論的延伸研究也有一些報道，可以歸納成兩條研究主線：1）基于解析法的傳統(tǒng)箱梁理論的延伸。如郭增偉等[14]通過比擬桿法建立了變截面懸臂箱梁的剪力滯求解方法;Li等[15]采用能量法建立了適用于任意寬度翼緣的箱梁剪力滯解析法;張玉元等[16]應(yīng)用能量變分法建立了以附加撓度為未知量的控制微分方程及邊界條件，并導(dǎo)出了簡支箱梁和兩跨連續(xù)箱梁剪力滯附加撓度和翹曲應(yīng)力的解析解;2）將箱梁空間分析理論與有限元理論結(jié)合起來發(fā)展箱梁的高等梁單元模型。例如，夏桂云等[17]利用初參數(shù)法和傳遞矩陣，建立了薄壁箱梁約束扭轉(zhuǎn)分析的有限元列式;Lezgy等[18]采用能量原理推導(dǎo)了可考慮剪力滯后及鋼混連接界面滑移行為的25自由度模型梁單元模型;David等[19]提出了一種可以準(zhǔn)確分析混凝土徐變、截面翹曲及剪力滯后的通用梁理論（GBT）;朱力等[20]提出了曲線鋼混凝土組合箱形梁考慮翹曲、畸變及雙向滑移的22自由度有限梁單元模型。

對波形鋼腹板箱梁及普通箱梁理論的研究主要采用解析法（能量法、比擬桿法等）對材料處于彈性范圍內(nèi)的情況而開展，對影響箱梁空間受力行為的許多因素均有不同程度的考慮，但仍存在方法局限性大、不易應(yīng)用推廣等缺點(diǎn)。文獻(xiàn)中建立的有限元模型以板殼/實(shí)體有限元模型為主，對箱梁空間模型的探討及應(yīng)用不足，如單梁、多梁、梁格模型等空間桿系模型的研究缺乏。這些模型雖在計算精度上存在一定的缺失，但從文獻(xiàn)[17-20]來看，采用箱梁的高等梁理論（通過引入扭轉(zhuǎn)、畸變、翹曲、剪力滯等自由度形成的多自由度梁模型）來研究箱梁的空間效應(yīng)，箱梁空間桿系模型的計算精度可以得到有效的提高，在兼有高效計算效率的優(yōu)勢下，形成箱梁結(jié)構(gòu)高效精細(xì)的計算方法具有較大潛力。但是，還需考慮復(fù)雜的全過程受力行為，使箱梁理論進(jìn)一步對接橋梁結(jié)構(gòu)體系彈塑性分析理論，拓寬分析理論的適用范圍。

2 纜索承重橋梁分析理論

2.1 多塔懸索橋的中塔效應(yīng)

中國海洋橋梁工程的調(diào)研報告指出[21]，多塔長聯(lián)纜索承重橋梁是一種具有顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)環(huán)保優(yōu)勢的橋型。多塔懸索橋在該類型橋梁中占有舉足輕重的地位。中國已建成3座多塔懸索橋，包括馬鞍山長江大橋（主跨1 080 m）、江蘇泰州長江大橋（主跨1 080 m）、武漢鸚鵡洲長江大橋（主跨850 m）。與傳統(tǒng)單主跨懸索橋相比，該橋型的兩個主跨在受活載偏一側(cè)的作用下，具有較為明顯的“中塔效應(yīng)”（圖3），具體體現(xiàn)為：采用柔性中間橋塔使橋梁的整體剛度降低，而采用剛性中間橋塔則存在主纜與鞍槽的滑移風(fēng)險。多塔懸索橋中間橋塔的設(shè)計涉及橋塔穩(wěn)定性、主纜滑移及中塔適宜縱向剛度取值等關(guān)鍵問題。

沈銳利、王秀蘭及Zhang等學(xué)者對多塔懸索橋的中塔效應(yīng)進(jìn)行了研究。沈銳利等[22]構(gòu)建了主跨500～1 500 m范圍內(nèi)的6座三塔懸索橋計算模型，通過改變中塔縱向剛度，對加勁梁豎向撓度及主纜抗滑安全系數(shù)進(jìn)行計算分析，建議了不同豎向剛度要求下中塔縱向剛度的取值范圍，如圖4所示。從圖中可以看出，中塔剛度Kt的對數(shù)值與結(jié)構(gòu)剛度基本呈線性關(guān)系。王秀蘭等[23]以撓跨比和主纜抗滑安全系數(shù)為控制指標(biāo)，提出了多塔懸索橋中塔剛度上、下限值的解析算法，給出了跨徑在1 000～2 000 m范圍內(nèi)的中塔剛度取值范圍。Zhang等[24]基于分段懸鏈線理論推導(dǎo)了不等跨多塔懸索橋中間橋塔剛度的解析算法，并對一座跨度組合為248 m+1 060 m+1 360 m+380 m的背景橋梁進(jìn)行了分析，根據(jù)計算分析得到中間橋塔的剛度取值范圍為6.615～16.422 MN/m。

由于橋塔形式多樣、分析方法不統(tǒng)一等，現(xiàn)階段對幾座已建多塔懸索橋中塔剛度取值范圍并沒有完全達(dá)成共識，對“中塔效應(yīng)”的認(rèn)識存在一橋一議的事實(shí)。但自多塔懸索橋建設(shè)以來，隨相關(guān)科學(xué)研究工作的不斷深入，逐步認(rèn)識到多塔懸索橋中間橋塔穩(wěn)定性特征[25]、側(cè)向力對主纜抗滑不可忽略的貢獻(xiàn)[26]等，多塔懸索橋中間橋塔（包括主纜抗滑設(shè)計在內(nèi)）的設(shè)計正逐步從粗獷、經(jīng)驗、保守的方式轉(zhuǎn)變?yōu)榫?xì)、科學(xué)、合理的方式，相關(guān)規(guī)范條文也正在積極補(bǔ)充。

2.2 橋梁極限承載力研究

實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題以第二類穩(wěn)定問題為主，需全面考慮若干非線性因素的影響，特別是幾何與材料非線性的影響，屬于極限承載力的范疇。橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)按彈塑性理論分析獲得典型的荷載變形曲線及加載過程中橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形等狀態(tài)，從而充分把握其極限承載模式，明確橋梁設(shè)計的安全儲備，以保障全橋的靜力安全性。關(guān)于橋梁極限承載力的研究主要以在建橋梁為背景而展開，筆者主要論述大跨徑纜索承重橋梁極限承載力的研究進(jìn)展。對拱橋的相關(guān)研究情況可參考文獻(xiàn)[27-30]。

呂梁等[31]以南京長江五橋（三塔斜拉橋）為背景，采用ANSYS軟件建立全橋桿系有限元模型，分析了橋梁施工階段穩(wěn)定系數(shù)的變化規(guī)律和斜拉索、橋塔、主梁的極限承載力及組合橋塔外包鋼殼對極限承載力的影響。Kim等[32]采用“成橋狀態(tài)確定倒拆形成施工階段極限承載力分析”的三步法分析了斜拉橋施工階段的穩(wěn)定性。Yu等[33]對世界上最長的鋼桁架斜拉橋——鴨池河橋面板施工過程穩(wěn)定性能進(jìn)行了研究，研究了幾何非線性、材料非線性、溫度變化和靜態(tài)橫向風(fēng)對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能的影響。王春江等[34]采用ABAQUS軟件建立全橋多尺度有限元模型（跨中段鋼箱梁建立局部板殼精細(xì)模型）對重慶鵝公巖軌道專用橋（主跨600 m的自錨式鋼箱梁懸索橋）的極限承載力進(jìn)行了分析，研究了該橋的整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定問題及其相互影響規(guī)律，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，箱梁中薄弱的加勁鋼腹板會在全橋破壞前屈曲。為進(jìn)一步完善自錨式懸索橋的穩(wěn)定理論，白倫華等[35]用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性概念定性分析了自錨式懸索橋不會發(fā)生面內(nèi)彈性穩(wěn)定性的可能（圖5），進(jìn)而通過在自錨式懸索橋撓度方程中引入位移干擾量，以冪級數(shù)干擾位移形式反證其不會出現(xiàn)面內(nèi)彈性分岔失穩(wěn)。同時，以重慶鵝公巖軌道專用橋為例，通過數(shù)值模型按彈性及彈塑性穩(wěn)定理論計算分析了橋梁的荷載系數(shù)、破壞模式等。

從多塔斜拉橋組合橋塔外包鋼殼效應(yīng)[31]、基于施工過程分析的斜拉橋穩(wěn)定性計算方法[32]、自錨式鋼箱梁懸索橋柔弱腹板局部屈曲效應(yīng)[34]等方面的研究來看，大跨徑橋梁極限承載力的分析理論正在向精細(xì)化方向逐步深化，對影響全橋極限承載力的諸多復(fù)雜因素考慮得更加全面。然而，橋梁局部整體破壞精細(xì)化分析方法仍有諸多問題亟待解決，如主梁采用鋼箱梁形式的橋梁局部整體相關(guān)屈曲問題不夠精確，組合結(jié)構(gòu)橋梁中構(gòu)件不同材料對極限承載力的貢獻(xiàn)比不清楚，極限承載力分析所采用的材料本構(gòu)模型不統(tǒng)一等。下面對主梁采用鋼箱梁形式的橋梁局部整體相關(guān)屈曲問題的研究作簡單分析。

對于主梁采用鋼箱梁形式的大跨徑纜索承重橋梁，上述研究按通用有限元程序的梁柱單元理論，沒有考慮幾何缺陷、殘余應(yīng)力及局部屈曲的影響，這也是當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)橋梁極限承載力分析普遍存在的問題。如何全面計入影響鋼橋穩(wěn)定性的非線性因素，使鋼橋的極限承載力分析更加精確是值得探索與研究的問題。文獻(xiàn)[34]雖然采用節(jié)段板殼有限元來模擬橋梁中容易破壞，但并沒有計入幾何缺陷、殘余應(yīng)力的影響，也沒有相應(yīng)的試驗結(jié)果驗證，所建立的多尺度模型在自錨式鋼箱梁懸索橋的極限承載力分析中仍需進(jìn)一步校驗其準(zhǔn)確性及有效性。進(jìn)一步回顧采用板殼有限元法研究全橋極限承載力的幾篇文獻(xiàn)報道[36-38]，由于橋梁結(jié)構(gòu)規(guī)模龐大，對幾何缺陷及殘余應(yīng)力均沒有完全模擬，而是采用了不同的簡化方式進(jìn)行處理（圖6），在幾何缺陷的考慮上，主要采用了模態(tài)引入法，對殘余應(yīng)力的模擬則是通過在單元積分點(diǎn)處添加初應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)。但從幾種處理殘余應(yīng)力的方式來看，基于板殼有限元模型的鋼橋極限承載力分析方法并不成熟，方法之間的差異也缺乏參照對比。對鋼橋的局部整體相關(guān)屈曲問題并沒有得到很好的解決。對于寬幅箱梁結(jié)構(gòu)，剪力滯后及橋面板橫向受力對極限承載力的影響也沒有很好地考慮。除此之外，橋塔或主梁采用混凝土的區(qū)域，對混凝土的材料行為，如塑性損傷、開裂效應(yīng)等也不在考慮之中。橋梁局部整體破壞關(guān)系的分析方法可向全面計入鋼板結(jié)構(gòu)的局部屈曲、箱梁的空間效應(yīng)及材料的細(xì)觀力學(xué)行為的橋梁高等二階分析方法方面發(fā)展。

2.3 鋼UHPC橋面板

正交異性鋼橋面板在長期服役過程中暴露出了疲勞開裂和鋪裝層損壞兩個難以解決的問題，嚴(yán)重影響了纜索承重橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用。近年來，學(xué)者們以新材料新型橋面結(jié)構(gòu)體系為主要方法從根本上克服鋼橋面系統(tǒng)的頑疾。鋼超高性能混凝土（UHPC）橋面板經(jīng)過方案提出、試驗驗證、理論研究及綜合工程經(jīng)濟(jì)效益對比的系列研究，在纜索承重橋梁結(jié)構(gòu)中已取得了初步的應(yīng)用[39]。以湖南大學(xué)邵旭東教授團(tuán)隊為代表對鋼UHPC橋面板的研究較為系統(tǒng)，在靜力性能方面，對栓釘、螺栓、短鋼筋等連接件的抗剪性能、UHPC板的抗彎性能等進(jìn)行了深入的研究[40-45]。

目前，對鋼UHPC橋面板的研究主要集中在構(gòu)造、連接、構(gòu)件方面，基本力學(xué)性能的探究較多，對相關(guān)的體系模型計算研究還比較有限。如何在體系模型中充分考慮UHPC鋪裝方式、徐變效應(yīng)及鋼UHPC橋面板剪力滯后等的影響，并探討纜索承重橋梁結(jié)構(gòu)性能，都是值得進(jìn)一步深入研究的問題[46-47]。

3 分析理論的工程應(yīng)用

箱梁與纜索承重橋梁分析理論是與工程實(shí)際聯(lián)系十分緊密的課題，它們關(guān)注橋梁建設(shè)中最基本的施工與設(shè)計，與橋梁工程建設(shè)相生相伴。

1）箱梁理論的應(yīng)用：箱梁空間分析理論中最為突出的問題是頂?shù)装宓募袅笮?yīng)，通過能量法或比擬桿法重新建立波形鋼腹板箱梁的剪力滯計算方法，考察了不同形式中剪力滯效應(yīng)受構(gòu)造參數(shù)影響的情況，如桁式底板波形鋼腹板箱梁中底部桁架管件中混凝土的影響、波形鋼腹板的褶皺效應(yīng)等，這些研究結(jié)論為該類結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計提供了指導(dǎo)思路。

2）多塔懸索橋分析理論的應(yīng)用：目前，有關(guān)中塔適宜剛度理論、主纜與中塔塔頂鞍槽滑移理論及抗滑技術(shù)及人字形鋼橋塔的穩(wěn)定理論等方面的豐碩成果為中國幾座已建及在建的多塔懸索橋提供了理論支撐與技術(shù)保障。

3）橋梁極限承載力分析理論的應(yīng)用：以非線性有限元理論為基礎(chǔ)的橋梁極限承載力計算方法具有較多的實(shí)現(xiàn)形式，如實(shí)體有限元模型、多尺度有限元模型及全桿系有限元模型，以這些模型為載體對斜拉橋、自錨式懸索橋及拱橋進(jìn)行分析，豐富了各類橋型極限承載力理論的內(nèi)涵，對一些特殊問題的把握，如多塔斜拉橋中間組合橋塔的承載模式、自錨式懸索橋的面內(nèi)彈性穩(wěn)定問題等，不僅有效地消除了設(shè)計隱患，也有利于更加客觀地認(rèn)識橋梁結(jié)構(gòu)的非線性物理特征。該理論的發(fā)展得益于新的橋梁結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)，也很好地直接指導(dǎo)了橋梁的建設(shè)（圖7）。

4）鋼UHPC橋面系技術(shù)理論的應(yīng)用：鋼UHPC技術(shù)已在中國17座橋梁得到了應(yīng)用[39]，涵蓋多種橋梁結(jié)構(gòu)形式，涉及自錨式懸索橋、地錨式鋼桁梁懸索橋、拱橋及斜拉橋等纜索承重橋梁體系，為新型大跨徑組合結(jié)構(gòu)橋梁體系發(fā)展奠定了良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。

4 結(jié)論與展望

新型橋梁結(jié)構(gòu)體系，如波形鋼腹板箱梁橋、多塔懸索橋、多塔斜拉橋、腹板易屈曲鋼箱梁自錨式懸索橋、超高性能混凝土組合橋梁等，催化了橋梁結(jié)構(gòu)分析理論——箱梁與大跨徑橋梁理論的發(fā)展，波形鋼腹板箱梁理論得到了進(jìn)一步的完善，多塔懸索橋中塔效應(yīng)問題在更廣的參數(shù)范圍內(nèi)被討論，經(jīng)典橋梁極限承載力理論應(yīng)用到更多的實(shí)際工程中。結(jié)合先前關(guān)于箱梁與纜索承重橋梁分析理論的討論，對后續(xù)研究提出以下建議：

1）針對箱梁，構(gòu)件的豎向彎曲、扭轉(zhuǎn)及彎扭耦合效應(yīng)的研究還需進(jìn)一步積極開展與完善，需要考慮材料非線性的影響，這些理論屬于薄壁構(gòu)件理論，可以與傳統(tǒng)梁理論進(jìn)行接軌，形成高等梁柱有限元單元，建立高效、精細(xì)的箱梁模型，用于構(gòu)件壓彎剪扭復(fù)雜力學(xué)行為的全過程分析。

2）將箱梁的高等梁理論進(jìn)一步融入到纜索承重橋梁的非線性分析理論中，同時，應(yīng)充分重視如混凝土的開裂、鋼混組合結(jié)構(gòu)的界面行為及鋼板的局部屈曲等力學(xué)行為，使橋梁體系桿系模型更加精細(xì)。

3）纜索承重橋梁的精細(xì)化分析理論還需囊括局部關(guān)鍵區(qū)域的分析方法，如懸索橋錨跨區(qū)域索股的應(yīng)力分析、自錨式懸索橋錨固段受力的精細(xì)化模擬方法、多塔懸索橋中塔主纜與索鞍相對滑移的精細(xì)化計算方法等。

4）隨著海洋橋梁工程事業(yè)的推進(jìn)，非等跨三塔懸索橋、超三塔懸索橋等不同類型多塔懸索橋的理論研究需迫切開展。

5）針對UHPC鋪裝方式、徐變效應(yīng)及鋼UHPC橋面板剪力滯后等，建立并完善鋼UHPC橋面纜索承重橋梁的體系分析計算方法。參考文獻(xiàn)：

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（編輯 王秀玲）