跨江单跨简支系杆拱桥设计+CAD图纸+模型(9)
5.3 模型建立
全桥共划分了543个单元，共378个节点，在Midas程序中建模（包含了材料、截面、边界条件等），几何模型如图。
图5.1 拱桥模型图
模型如图，桥梁主要构件的计算中，拱肋、横梁、系梁、立柱等均采用梁单元，吊杆采用桁架单元建模，分9个施工阶段进行受力分析。
首先建立坐标系，然后进行单元划分，输入单元的材料特性值与截面特性值后赋给相应的单元，添加约束，最后进行施工阶段模拟，模型就创建完毕。对钢管拱肋，采用同一位置两种材料的单元模拟，最后内力分别计算。假定拱肋钢管与混凝土之间有足够的粘结力，能保证二者共同协调受力，符合平截面假定。钢管内混凝土材料不承担拉应力，拉应力全部由钢管承担。
5.3.1 建立坐标系
图5.2 模型坐标系
如上图，主拱肋以水平向右为X轴方向，以竖直向上为Y轴方向，以左拱脚为原点建立坐标系。
确定拱轴线方程。主桥为悬链线拱桥，拱轴系数m =1.347，查《拱桥》（上册）附录表III-1拱轴坐标值表，采用“五点重合法”来确定拱轴线，如上图。
5.3.2 单元划分
采用Midas程序进行建模型。将拱肋、横梁、吊杆、系梁、横撑、立柱等结构划分为单元。各构件截面单元号见下表。
表5.1 空间模型各构件截面单元号汇总表
控制截面 系梁 拱肋钢管 拱肋砼 吊杆 横撑 端横梁 中横梁 墩
单元
1to47 96 145to191 240 289to464 473to488 97to
144 241to288 48to95 192to
239 489to
532 533to
541 289to464 473to488 289to464 542to547 552to555
5.3.3 结构边界条件
本结构在790、791、792、793、798、799、800、801、804、805节点处有水平、竖直永久约束。如下表：
表5.2 结构永久支座
节点 Dx Dy Dz Rx Ry Rz
790 1 1 1 0 0 0
791 1 1 1 0 0 0
792 1 1 1 0 0 0
793 1 1 1 0 0 0
798 1 1 1 1 1 1
799 1 1 1 1 1 1
800 1 1 1 1 1 1
801 1 1 1 1 1 1
804 1 1 1 1 1 1
805 1 1 1 1 1 1
5.4 拱桥冲击系数计算
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 拱桥冲击系数的计算采用以结构基频为指标的方法。结构的基频反映了结构的尺寸、类型、建造材料等动力特征内容，它直接体现了冲击效应和桥梁结构之间的关系。按结构不同的基频，汽车引起的冲击系数在0.05-0.45之间变化，其计算方法为：