目录
1工程概况 (2)
2分析方法 (4)
2.1受力特点 (4)
2.2分析方法 (4)
2.3分析软件 (4)
3计算模型 (4)
3.1整体杆系分析模型 (4)
3.2局部实体分析模型 (4)
3.3边界荷载 (5)
3.4边界位移约束 (6)
3.5工况组合 (6)
4主要计算结果 (6)
4.1主拱座主拉应力云图 (6)
4.2主拱座主压应力云图 (8)
4.3主拉应力等值面图 (9)
4.4横向正应力图 (9)
4.5纵向正应力图 (11)
4.6预埋板及钢管范梅塞斯应力云图 (12)
5结论及建议 (22)
1.工程概况主桥立面图如下：
图1-1 主桥立面图
2
2.分析方法
2.1 受力特点
11号、12号主桥中间主墩区域从构造角度来看，该处不仅是主跨两幅拱肋共同作用处，也是边跨两幅拱肋共同作用处，其上还承受着立柱的作用。
因此该处构造复杂，是设计的关键部位。
从受力角度来看，拱肋产生的巨大推力，都要通过主拱座传递给承台。
综合以上因素，由于该处构造的复杂性导致受力的复杂性，并且容易产生局部应力集中，因此对主拱座的应力分布状况和应力大小进行计算分析是十分必要的。
2.2 分析方法
由于拱脚处结构构造复杂，采用考虑了剪切变形的三维Timoshenko梁单元也无法对其受力状况进行准确和仔细的模拟，因此需要采用空间实体有限元进行分析才能得到较真实的结构受力状态和应力分布。
具体分析方法为建立局部模型，利用圣维南原理通过整体模型的分析结果来设置适当的边界条件以反映结构真实的受力状况。
2.3 分析软件
采用midas FEA，midas Civil。
3.计算模型
3.1 整体杆系分析模型
根据桥梁结构的总体构造布置，建立大桥的三维有限元空间模型。
拱肋、主梁、桥墩和桩模拟为考虑了剪切变形的三维弹性Timoshenko梁单元，吊杆模拟为只受拉力的桁架单元。
全桥空间模型如图，
图3-1 全桥空间有限元模型
3.2局部实体分析模型
截取11号主桥中间主墩拱座（以下简称主拱座,包括主跨部分拱肋4.8m、边跨部分拱肋4m、立柱5m、预埋板、拱座、普通钢筋）作为分析对象，根据施工图纸建立模型并划分单元。
模型图和钢筋布置图见图3-2，3-3和3-4。
立柱、拱座、钢管混凝土拱肋、预埋板采用三维实体单元，钢筋采用一维植入式钢筋单元。
图3-2 主拱座计算模型图
图3-3 主拱座预埋板及钢管网格图
图3-4 主拱座计算模型钢筋布置图
3.3边界荷载
考虑各种荷载效应组合后，通过整体杆系分析模型的内力结果，可以得到局部分析模型的边界条件，其内力结果如表3－1：
表3－1细部模型边界荷载
根据圣维南原理，为了避免边界荷载对关注区域的影响造成应力失真，拱座周围建立了拱肋及立柱，将杆系模型的内力弯矩结果加载在实体模型边界上，此时边界荷载加载处的拱肋及立柱会出现应力失真，不在研究范围内，分析结果时将忽略这些位置的应力。
在有限元网格划分后，需在拱肋及立柱截面形心位置处建立主节点，并以该截面上其余节
点为从节点，建立主节点与从节点之间的刚体连接如图3-5：
图3-5 荷载边界施加示意图
3.4 边界位移约束
因为左右两幅不单结构形式对称，且在静力荷载工况下，荷载也对称。
而有限元模型取为真实结构的一半，所以此次分析为沿桥纵轴面对称结构分析，在模型对称面上应该约束横桥向的节点自由度，在拱座底部视为固结，如图3-6：
图3-6 位移边界约束示意图3.5工况组合
根据整体杆系模型结果，共验算以下四种工况组合：
4 主要计算结果
4.1 主拱座主拉应力云图
图4-1-1组合I主拱座主拉应力P1图(Mpa)
图4-1-2组合I主拱座主拉应力P1剖分面图(Mpa)
图4-1-3组合I主拱座边跨方向预埋板下方主拉应力P1剖分面图(Mpa)
图4-1-4组合I主拱座主跨方向预埋板下方主拉应力P1剖分面图(Mpa)
图4-1-5组合II主拱座主拉应力P1图(Mpa)
图4-1-6组合II主拱座主拉应力P1剖分面图(Mpa)
图4-1-7组合II主拱座边跨方向预埋板下方主拉应力P1剖分面图(Mpa)
图4-1-8组合II主拱座主跨方向预埋板下方主拉应力P1剖分面图(Mpa)
图4-1-9组合III主拱座主拉应力P1图(Mpa)
图4-1-10组合III主拱座主拉应力P1剖分面图(Mpa)
图4-1-11组合III主拱座边跨方向预埋板下方主拉应力P1剖分面图(Mpa)
图4-1-12组合III主拱座主跨方向预埋板下方主拉应力P1剖分面图(Mpa)
图4-1-13组合IV主拱座主拉应力P1图(Mpa)
图4-1-14组合IV主拱座主拉应力P1剖分面图(Mpa)
图4-1-15组合IV主拱座边跨方向预埋板下方主拉应力P1剖分面图(Mpa)
图4-1-16组合IV主拱座主跨方向预埋板下方主拉应力P1剖分面图(Mpa)
通过以上四种工况组合的主拉应力图，可以看到在组合I拱肋最值轴力作用下，主拱座的拉应力值完全满足抗拉设计要求，在组合II情况下，由于拱肋最值弯矩造成小部分区域拉应力超标，但主要集中在钢管内混凝土区域，可以不予考虑，另外预埋板下方直接接触钢管的混凝土个别单元应力值偏大，达到3-4MPa，考虑到有限元应力集中的因素可以忽略。
整体上来说结构基本满足抗拉强度设计要求。
4.2 主拱座主压应力云图
图4-2-1组合I主拱座主压应力P3图(Mpa)
图4-2-2组合I主拱座主压应力P3剖分面图(Mpa)
图4-2-3组合I主拱座边跨方向预埋板下方主压应力P3剖分面图(Mpa)
图4-2-4组合I主拱座主跨方向预埋板下方主压应力P4剖分面图(Mpa)
图4-2-5组合II主拱座主压应力P3图(Mpa)
图4-2-6组合II主拱座主压应力P3剖分面图(Mpa)
图4-2-7组合II主拱座边跨方向预埋板下方主压应力P3剖分面图(Mpa)
图4-2-8组合II主拱座主跨方向预埋板下方主压应力P4剖分面图(Mpa)
图4-2-9组合III主拱座主压应力P3图(Mpa)
图4-2-10组合III主拱座主压应力P3剖分面图(Mpa)
图4-2-11组合III主拱座边跨方向预埋板下方主压应力P3剖分面图(Mpa)
图4-2-12组合III主拱座主跨方向预埋板下方主压应力P4剖分面图(Mpa)
图4-2-13组合IV主拱座主压应力P3图(Mpa)
图4-2-14组合IV主拱座主压应力P3剖分面图(Mpa)
图4-2-15组合IV主拱座边跨方向预埋板下方主压应力P3剖分面图(Mpa)
图4-2-16组合IV主拱座主跨方向预埋板下方主压应力P4剖分面图(Mpa) 通过以上各种组合下的主压应力图，可以看到主拱座结构整体上满足抗压强度设计要求，模型有极个别单元主压应力达到30MPa，所占比例不足1%，主要集中在预埋板上方钢管内部直
接接触钢管的混凝土，可以予以忽略。
4.3 主拉应力等值面图
图4-3-1 组合I主拉应力P1＝1.5 Mpa等值面图
图4-3-2 组合II主拉应力P1＝1.5 Mpa等值面图
图4-3-3 组合II主拉应力P1＝1.5 Mpa等值面图
图4-3-4 组合III主拉应力P1＝1.5 Mpa等值面图
图4-3-5 组合III主拉应力P1＝1.5 Mpa等值面图
图4-3-6 组合IV主拉应力P1＝1.5 Mpa等值面图
图4-3-7 组合IV主拉应力P1＝1.5 Mpa等值面图
从主拉应力等值面图的对比中可以看到，在组合I下主拱座区域主拉应力都在1.5MPa以下，在组合II、III、IV下，由于弯矩的作用，预埋板下方靠近立柱侧钢管周围的混凝土会有部分区域应力超过1.5MPa，达到2-4MPa，但该区域很小，考虑到有限元应力集中的影响，可以予以忽略。
4.4 横向正应力图(注：图中应力值受拉为正，受压为负)
图4-4-1 组合I横桥向正应力σy图(Mpa)
图4-4-2 组合II横桥向正应力σy图(Mpa)
图4-4-3 组合III横桥向正应力σy图(Mpa)
4.5 纵向正应力图(注：图中应力值受拉为正，受压为负)
图4-5-1 组合I纵桥向正应力σx图(Mpa)
图4-5-2 组合II纵桥向正应力σx图(Mpa)
图4-5-3 组合III纵桥向正应力σx图(Mpa)
4.6 预埋板及钢管范梅塞斯应力云图
从上图可以看到钢材的范梅塞斯应力最大为106MPa，没有超标。
5结论及建议
结论:
（1）预埋板下方钢管周围靠近立柱侧的混凝土区域主拉应力值较大。
（2）拱座大部分区域满足主拉应力范围要求。
建议:
（1）加强预埋板下方钢管周围靠近立柱侧的混凝土区域的配筋。
6附录图中所示梁单元内力方向为正值：。