大橋主航道橋?yàn)殡p塔單索面斜拉橋，跨徑布置為：(73+132+420+132+73)=830m�？傮w布置如圖1.1.1.1所示，主跨采用420m跨徑，邊跨設(shè)置輔助墩，在主塔墩、輔助墩及邊墩處設(shè)置豎向和橫向支座，主梁縱向飄浮。索塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，塔高147.9m，索塔見圖1.1.1.2。
本報告為上海同盛大橋建設(shè)有限公司委托項目“東海大橋主橋斜拉橋鋼混組合箱梁合理構(gòu)造與受力性能研究報告”的研究成果。根據(jù)中鐵大橋勘測設(shè)計院提供的設(shè)計資料，東海大橋主梁為鋼與混凝土組合連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，主梁中心線處高度4.0m，主梁全寬33m，槽形鋼截面底面寬度20m、頂寬24m。箱梁橫隔板為桁架式結(jié)構(gòu)，橫隔板間距4.0m。
本研究主要內(nèi)容包括：①橋梁整體受力分析；②成橋狀態(tài)組合箱梁受力分析；③施工階段組合箱梁受力分析；④箱梁斜腹板活載局部應(yīng)力與疲勞強(qiáng)度分析；⑤箱梁橫隔板穩(wěn)定分析；⑥箱梁腹板極限強(qiáng)度分析；⑦箱梁吊裝變形分析。
橋梁整體受力
橋梁整體受力分析，對成橋階段、最大雙懸臂階段和最大單懸臂階段的整體受力進(jìn)行分析研究，根據(jù)計算結(jié)果得到以下結(jié)論和建議：
成橋使用階段，主梁和索塔均由主要荷載組合控制設(shè)計，主要荷載組合下，主梁混凝土板不出現(xiàn)拉應(yīng)力，成橋初期混凝土最大壓應(yīng)力為12.42MPa，成橋后期由于混凝土收縮與徐變混凝土最大壓應(yīng)力下降為11.95MPa；鋼梁由下緣最大壓應(yīng)力控制設(shè)計，成橋初期最大應(yīng)力138.6MPa，成橋后期升為206.15MPa；混凝土索塔不出現(xiàn)拉應(yīng)力，最大壓應(yīng)力為11.90MPa，滿足設(shè)計要求；
主要施工階段，在最大雙懸臂階段和最大單懸臂階段，主梁混凝土板不出現(xiàn)拉應(yīng)力，混凝土橋面板最大壓應(yīng)力為9.36MPa；鋼梁最大壓應(yīng)力160.1MPa；混凝土索塔局部出現(xiàn)拉應(yīng)力，最大拉應(yīng)力為1.56MPa，最大壓應(yīng)力為14.78MPa，滿足設(shè)計要求；
成橋運(yùn)營階段的主梁扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力由風(fēng)荷載控制設(shè)計，并且大于施工階段之值�；炷翗蛎姘宓淖畲笈まD(zhuǎn)剪應(yīng)力為1.54MPa，箱梁斜腹板、底板和中間腹板的最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力分別為27.0，29.7，和3.6MPa；
成橋恒載狀態(tài)下斜拉索索力對主梁和索塔應(yīng)力影響很大，建議結(jié)合施工控制，對設(shè)計索力進(jìn)一步優(yōu)化，同時要考慮施工誤差的影響。
成橋狀態(tài)組合箱梁受力
成橋狀態(tài)組合箱梁受力，主要考慮恒載、預(yù)應(yīng)力和活載作用下，箱梁橫截面彎曲變形、混凝土橋面板和底板的橫橋向受力、縱隔板斜拉索錨固點(diǎn)附近局部應(yīng)力和橫隔板應(yīng)力，根據(jù)計算結(jié)果得到以下結(jié)論和建議：
箱梁橫截面彎曲變形不大，最大相對豎向變形為8.8mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)范規(guī)定；
混凝土橋面板橫橋向的最大拉應(yīng)力和壓應(yīng)力分別為3.0MPa和7.3MPa，滿足設(shè)計要求；
箱梁底板最大橫橋向正應(yīng)力在－30～25MPa左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于順橋向應(yīng)力；
箱梁縱隔板在斜拉索錨固點(diǎn)附近有應(yīng)力集中，最大米塞斯(Mises)應(yīng)力在140 MPa左右，其余部分應(yīng)力較小；
箱梁縱隔板在斜拉索錨固點(diǎn)附近有應(yīng)力集中，最大米塞斯(Mises)應(yīng)力在160 MPa左右，其余部分應(yīng)力較小。滿足規(guī)范要求；
橫隔板腹桿的最大拉應(yīng)力和壓應(yīng)力分別為43MPa和47MPa，滿足規(guī)范要求。
施工階段組合箱梁受力分析
吊機(jī)荷載作用下，考慮了吊機(jī)支點(diǎn)橫向間距為4.0m和3.0m兩種情況下的組合箱梁受力，根據(jù)計算結(jié)果得到以下結(jié)論和建議：
吊機(jī)前支點(diǎn)附近頂板順橋向和橫橋向最大局部壓應(yīng)力在-4.5MPa, -8.5MPa，滿足設(shè)計要求，吊機(jī)支點(diǎn)橫向間距為3.0m時，應(yīng)力值稍�。�
吊機(jī)后支點(diǎn)附近頂板有可能出現(xiàn)局部拉應(yīng)力，最大局部拉應(yīng)力為3MPa左右，但范圍很小，建議采取構(gòu)造措施減小應(yīng)力集中；
底板最大順橋向和橫橋向壓應(yīng)力分別為-70MPa和55MPa左右，滿足設(shè)計要求；
中間縱隔板在斜拉索錨固點(diǎn)附近出現(xiàn)應(yīng)力集中，最大Mises應(yīng)力在90MPa左右，滿足設(shè)計要求；
橫隔板在吊機(jī)支點(diǎn)附近和隅角附近應(yīng)力較大，隅角附近最大Mises應(yīng)力在120MPa左右，滿足設(shè)計要求；吊機(jī)支點(diǎn)橫向間距為3.0m時，應(yīng)力值稍��；
橫隔板腹桿的最大拉應(yīng)力和壓應(yīng)力分別為32MPa和31MPa，滿足規(guī)范要求；
箱梁斜腹板活載局部應(yīng)力與疲勞強(qiáng)度分析
箱梁斜腹板活載局部應(yīng)力與疲勞強(qiáng)度，主要對斜腹板與翼板連接處受力進(jìn)行分析，根據(jù)計算結(jié)果得到以下結(jié)論：
在恒載和活載作用下，斜腹板與翼板連接處箱梁內(nèi)側(cè)僅承受壓應(yīng)力，最大應(yīng)力為-97.9MPa，小于容許應(yīng)力；
斜腹板與翼板連接處箱梁外側(cè)承受拉應(yīng)力或拉壓交變應(yīng)力，最大拉應(yīng)力和拉壓應(yīng)力幅均滿足規(guī)范設(shè)計要求。
箱梁橫隔板穩(wěn)定分析
箱梁橫隔板穩(wěn)定，對成橋恒載狀態(tài)、成橋運(yùn)營狀態(tài)（恒載＋活載）和施工吊裝狀態(tài)（恒載＋吊機(jī)）的一類穩(wěn)定和二類穩(wěn)定進(jìn)行分析，根據(jù)計算結(jié)果得到以下結(jié)論：
一類失穩(wěn)模態(tài)為橫隔板上弦桿在中間腹板附近板件的面外失穩(wěn)，最小彈性穩(wěn)定安全系數(shù)為3.40，滿足設(shè)計要求。
二類失穩(wěn)狀態(tài)下，橫隔板上弦桿在中間腹板附近先達(dá)到屈服狀態(tài)，其次是斜腹板與上翼板連接處的應(yīng)力相對較大，部分達(dá)到屈服狀態(tài)，最小二類穩(wěn)定安全系數(shù)為3.54，滿足穩(wěn)定要求。
箱梁腹板極限強(qiáng)度分析
箱梁腹板及底板板件寬厚比和極限強(qiáng)度分析結(jié)果表明：
板件寬厚比滿足局部穩(wěn)定要求；
斜腹板和底板的最大應(yīng)力小于極限強(qiáng)度，滿足設(shè)計要求；中間腹板在考慮活載及砼徐變、收縮及溫差影響時，最大應(yīng)力略大于極限強(qiáng)度，基本滿足設(shè)計要求。
箱梁吊裝變形分析
支點(diǎn)間距分別為4.0m和3.0m情況下，底板相對于中間腹板處的豎向相對位移，兩者最大相差0.5mm左右，影響不大；
在恒載作用下，吊裝段和懸臂端的相對變形很小，最大相差0.3mm左右；
在恒載吊機(jī)空載情況下，吊裝段和懸臂端的相對變形變形很小，最大相差0.5mm左右；
在恒載吊機(jī)吊梁情況下，吊機(jī)支點(diǎn)橫向間距為4.0m時，吊裝段頂板、底板與懸臂端的最大相對豎向變形差分別為6.4mm和4.8mm；
吊裝段和懸臂端的相對變形最大相差較大，最大相差6.4mm左右，一次性全截面直接連接有一定的困難，建議施工中采取適當(dāng)?shù)拇胧�，確保安裝順利進(jìn)行；
采用鋼箱梁中室部分先行連接方法，吊裝段和懸臂端的相對變形和受力均能滿足設(shè)計要求。
