有限元分析方法（FEA）是用来研究斜拉桥混合梁的连接部分的力学性能的。研究结果显示，连接部分的刚度均匀变化，负荷能在钢箱梁和混凝土箱梁之间平稳传递。双头螺柱的剪切力是不均匀的。这项研究表明，钢箱梁和混凝土箱梁之间的连接是可靠的，连接部分的结构是合理的。该结构在设计荷载下显示出了良好的力学性能。
关键词 复合桁架，斜拉桥，连接部分，力学性能，有限元分析。
简介
混合梁是由钢箱梁和混凝土箱梁或者预应力混凝土箱梁组成的。钢箱梁和混凝土箱梁的连接部分是整个结构的最重要的部分之一。连接部分的主要功能是确保连接部分的刚度均匀变化，以及确保力可以在钢箱梁和混凝土箱梁之间平稳传递
混合桁架斜拉桥是由位于中跨的钢箱梁和位于边跨的预应力混凝土箱梁组成的。中跨和边跨由钢筋混凝土构件连接。在这种边中跨比极小的桥上能够获得较大跨距。自上世纪90年代起，就有一些具有大跨距混合梁的斜拉桥在中国建成。 [1]开展了一些有关连接部分的实验和数值分析 [3-6]。上海闵浦大桥(Fig. 1)是中国第一座混合桁架斜拉桥。T这座桥全长1212米，中跨708米，边跨63米，也是一座双层公路桥，上层有8个车道，下层有6个车道 (Fig. 2)。中跨是钢桁架结构，边跨是复合桁架结构。这是一种相对新颖的复合桁架结构。为了研究其连接部分的力学性能，在此做了一个有限元分析模型，讨论了钢筋混凝土所承受的压力，分析了荷载传递机制。
有限元分析模型
一半的下层合资段被选为建立有限元分析模型。混凝土梁长9.9米，钢梁10.25米长。三维有限元模型见图3。
以SHELL63元素代表的钢Q345qD,C50混凝土与SOLID45为建模元素,弹簧单元被选出来代表COMBIN14为首的销钉。在这项研究中,相应的节点混凝土和钢弹簧连接元素在切向方向和耦合在轴向方向。弹簧单元的特点是源自从销钉推出测试中得到的荷载-滑移曲线。在设计寿命内螺柱的抗挠性改变忽略不计。钢筋和混凝土的界面在混凝土表面由代表 CONTA173 元素和钢表面 TARGE170 元素来表示。目标和与其构成一对的接触单元通过共享设置相互连接。接触元素可以转移应力和不可以转移张力。[8]
边界条件的有限元模型和桥梁的原型是同一的。
A钢梁的结果
钢甲板的应力在图4显示，到支承板的距离是X轴，到纵向应力距离是Y轴。可以从图中看出，当距离支承板的距离从3m到1.5m变化时，纵向应力增大。有一个钢隔膜板在板的距离是1.5米处并且其应力有波动。然后,随着钢弦杆的面积和数量的U肋的增加, 钢甲板上应力降低。联合段的刚度变化均匀,可以省略,荷载在钢梁和混凝土梁平稳过渡。
U肋的应力在图5呈现。实验结果,认为距离从3米板到1.5米,应力逐渐减小。然后,在U肋应力增加,表明更多的负荷是U肋承担。
钢弦杆的应力由图6呈现。可以看出，底板的应力比顶板的小，外层钢网的应力比内层钢网的小。随着到支承板的距离增大应力增大。
B混凝土梁的结果
混凝土板和混凝土弦杆的应力分别在图7和8中呈现。混凝土应力随轴承板和钢的距离的增加急剧下降。距离轴承板2 米时，在混凝土应力都很小。它显示可以有效地分散负载。
是钢筋纤维增强混凝土。混凝土弦杆中H型钢材的应力在图9中显示。研究表明，随着到支承板的距离的增大钢材的应力增长缓慢。距离支承板2m处有一个横梁并且应力有波动。
C带头焊钉的结果
在钢弦杆上的带头焊钉的横向剪切应力由图10呈现。从图中可以看出，在钢筋网附近的带头焊钉的应力比比在支承板中心处的大。钢网内层和钢网外层的带头焊钉的剪切应力的方向相反。
在钢弦杆的支承板处的带头焊钉的垂直剪切应力如图11所示。从图中可以看出，顶板和底板附近的带头焊钉比在支承板中心处的带头焊钉的应力大。顶板和底板附近的带头焊钉承受的应力方向相反。
在钢板的支承板处的带头焊钉的剪切应力如图12所示。为首的顶行螺柱的剪力大于中间行而中间行的剪力大于底部行。焊钉承受的剪力从桥中间向桥两端增大。
结论
有限元方法研究力学性能的混合梁斜拉桥中的联合部分进行。基于数值分析，可以作出以下结论。
1） 试验结果表明,在混凝土梁荷载转移到钢轴承钢的导流板和肋骨。联合段的刚度变化均匀,可以省略,荷载在钢梁和混凝土梁平稳过渡。
2） 在钢支承板附近更多的荷载由U肋承载。应力由U肋转移到横隔板的钢甲板。随着到支承板距离的增加钢弦杆的应力缓慢增加。
3） 混凝土的压力下降很快,提高钢轴承的距离板和混凝土应力是非常小的,表明可以省略,表明荷载可以有效分散。
4） 带头焊钉的剪力不统一。在钢弦杆的支承板上，外围带头焊钉承受的剪力比内层的大。在钢板的支承板上上行的带头焊钉承受的剪力比下行的大。带头焊钉承受的剪力由桥中心向两端增大。
5） 在联合部分应力很低。钢梁与混凝土梁之间的连接是可靠的且联合部分的结构细节都是合理的。结构显示设计荷载作用下的力学性能良好。