摘要：重庆市江津白沙长江大桥主桥采用（590+180）m双塔两跨悬吊地锚式悬索桥，此类型非对称边跨悬索桥十分罕见。非对称两跨加劲梁的结构形式新颖，本文对其总体设计、细部构造进行详细阐述；为研究本结构的受力合理性，采用大型有限元软件对桥梁总体受力和细部构造进行计算分析。计算结果表明：非对称两跨加劲梁设计合理，各部分受力良好，结构安全可靠。
关键词：悬索桥；非对称边跨；扁平钢箱梁；设计
1.工程概况
重庆江津白沙长江大桥桥址南接白沙工业园、G93渝泸高速，北联成渝铁路白沙货运站、合璧津高速白沙联络道，是连通江津区津北和津西片区的重要过江通道，是推进白沙跨江发展、区域协同发展和打造水公铁多式联运枢纽的过江通道。
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主桥桥式立面布置图（单位：cm）
白沙长江大桥主桥采用两跨悬吊地锚式悬索桥桥型，东西引桥采用预应力混凝土连续梁桥，跨江桥全长1300m，其中主桥长770m，西引桥长120m，东引桥长400m，跨度布置为（55+65+590+180+4×40+3×40+3×40）m。桥梁横断面布置为：1.5m（吊索区）+3.0m（人行道）+12.0m（车行道）+1.0（中央分隔带）+12.0m（车行道）+3.0m（人行道）+1.5m（吊索区）=34.0m（不含封嘴）。
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主梁标准横断面布置图（单位：cm）
2.钢箱梁结构设计
白沙长江大桥主桥钢箱梁主跨跨径590m，东侧边跨180m，形成两跨连续梁结构。主梁采用全焊正交异性板流线型扁平钢箱梁，主梁中心线处标准梁高3.5m。主梁全宽34.8m（含风嘴）。斜底板宽5.5m，水平底板宽25m。钢箱梁顶面设1.5%双向横坡，底面水平。
主塔下横梁顶面设纵向阻尼器、横向抗风支座及竖向拉压球型支座，纵向阻尼器用于约束日常行车条件下钢箱梁纵向变位及抗震消能。横向抗风支座用于限制风荷载及地震荷载作用下钢箱梁的横向变位。
2.1钢箱梁节段划分
钢箱梁沿桥纵向分成56个节段，考虑构造因素，主梁划分为A、B、B1、C、D、E共6种类型。标准梁段长度为15m。
2.2钢箱梁构造
（1）顶板及加劲肋
钢箱梁顶板为正交异性钢桥面板。钢桥面板厚16mm，顶板U肋上口宽与U肋净距均为300mm，下口宽170mm，高度280mm，厚度8mm。
（2）底板
底板包括水平底板和斜底板两部分，根据受力需要，水平底板和斜底板在不同节段采用不同的钢板厚度，标准节段底板厚10mm。
（3）纵腹板
箱梁内设2道纵腹板,间距32.5m,有吊索梁段非吊点区厚16mm,吊点区进行加厚。
（4）纵隔板
钢箱梁在B1、C节段之间设置两道纵隔板，均为实腹板式。纵隔板板厚均为16mm。
（5）横隔板
钢箱梁横隔板由标准横隔板、吊索隔板及支撑隔板组成，横隔板标准间距为3.5m。非吊索处的构造横隔板厚度为10mm，吊索横隔板厚度为12m；支座处等特殊部位根据受力需要，采用不同板厚。
（6）风嘴
钢箱梁两侧设风嘴,风嘴盖板厚10mm,采用板肋进行加劲,风嘴隔板与箱梁隔板对应设置。
3.钢箱梁结构计算
3.1主梁整体计算
本桥整体计算分析，采用软件Midas Civil 2019。主缆和吊索采用索单元，桥塔和加劲梁采用三维梁单元。根据结构实际边界条件，设置约束条件。计算分析中考虑了结构大位移效应和索的垂度效应两种几何非线性的影响。限于篇幅，仅列出部分工况结果，箱梁构造验算按照《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64-2015）中相关规定，本文不再列出验算结果。
（1）整体刚度计算
全桥三维有限元模型
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在汽车荷载作用下竖向向上位移包络图(单位: m)
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在汽车荷载作用下竖向向下位移包络图(单位: m)
根据《公路悬索桥设计规范》（JTG/T D65-05-2015）5.2.11条的规定，加劲梁由车道荷载频遇值引起的最大竖向挠度值不宜大于跨径的1/250。汽车活载作用下，主梁竖向最大挠度变化为1.107m，挠跨比1/533，小于1/250，满足规范要求。
（2）主梁正常运营状态受力计算
基本组合作用下主梁顶缘最大弯曲应力包络图(单位: MPa)
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基本组合作用下主梁底缘最大弯曲应力包络图(单位: MPa)
根据《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64-2015）5.3.1条的规定，钢结构主梁的最大弯曲正应力为206MPa，满足规范要求。
3.2主梁局部分析计算
（1）标准节段局部分析计算
按照实桥的几何尺寸，在横桥向取半结构，顺桥向取相邻的两个标准节段，利用板壳单元建立全长42m的有限元模型。标准梁段几何模型如下图所示。
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标准梁段几何模型
工况一：根据midas整体有限元计算结果中基本组合，选取标准节段的最大正弯矩进行分析；工况二：将车辆后轴直接作用于横隔板上；工况三：将车辆两后轴横跨横隔板。本文只列出横隔板计算结果。
工况一标准节段横隔板Mises应力（单位：MPa）
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工况二标准节段横隔板Mises应力（单位：MPa）
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工况三标准节段横隔板Mises应力（单位：MPa）
计算表明，应力较大位置出现在直接受力隔板上，截面被削弱的人孔和钢板切角位置会出现应力集中，三种工况下横隔板最大应力为89.6Mpa，横隔板应力水平较低，满足规范要求。
（2）中支点节段局部分析计算
选择midas整体有限元计算结果中基本组合下，主梁在桥塔处最大负弯矩工况作为加载工况。本节段前期设计时未考虑设置纵隔板，经过计算发现箱梁顶底板应力水平均较大，因此增设纵隔板，计算表明纵隔板能有效改善中支点的受力情况。中支点位置处支座反力较大，通过加长支撑加劲肋可以减小应力集中问题。本文只列出底板、纵隔板及支撑加劲肋计算结果。
C节段底板Mises应力（单位：MPa）
C节段支撑加劲肋Mises应力（单位：MPa）
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C节段横隔板Mises应力（单位：MPa）
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C节段纵隔板Mises应力（单位：MPa）
根据计算结果可知，底板最大应力值为253.9MPa，发生在底板转折位置与横隔板相交的地方，在此位置设置有角点加劲肋，以缓解此位置受力，支座位置附近与横隔板相交的底板应力水平较高；支撑加劲肋应力最大为187.2MPa,；横隔板应力最大值为181.1MPa；纵隔板与顶底板及横隔板相交位置应力值较大，最大值为251.8 MPa。整个C节段应力水平均较大，但均未超过规范限值，均能满足规范要求。
4.结语
非对称两跨加劲梁在中支点位置呈明显的连续梁受力特征，通过设置纵隔板能有效解决中支点受力问题。支撑加劲肋的加长能明显改善主梁底板的受力情况。计算结果表明：非对称两跨加劲梁设计合理，各部分受力良好，结构安全可靠。
5.参考文献
[1] JTG 64-2015公路钢结构桥梁设计规范.
[2]吴冲.现代钢桥( 上册) .北京:人民交通出版社，2006.
[3]赵廷衡.桥梁钢结构细节设计.成都：西南交通大学出版社，2011.