矮塔斜拉桥是介于传统斜拉桥与连续梁桥之间的一种新型桥梁结构，雏形为反拱形梁桥，在结构上具有塔矮、梁刚等特点。与斜拉桥相比，矮塔斜拉桥施工方便，具有较好的结构性能和稳定性，与连续梁桥相比具有经济、美观等优点。随着我国经济和科技的快速发展，矮塔斜拉桥在公路、铁路工程建设中应用越来越广泛[1-7]。预应力混凝土矮塔斜拉桥在施工阶段的过程比较复杂，需要考虑不确定性因素并控制参数来确保施工的安全可靠。李兰武[8]将传统预应力混凝土斜拉桥和预应力混凝土矮塔斜拉桥施工过程中随机因素的影响规律进行对比，详细研究了随机因素对预应力混凝土矮塔斜拉桥施工过程的影响程度并进行分析。周勇军等[9]通过对桥梁进行有限元建模，分析主梁重度与刚度、斜拉索初张力与刚度、温度荷载和预应力效应等因素的敏感性影响，并对桥梁施工提出合理化建议。徐洪亮[10]提出了施工监控方案，防止随机因素对矮塔斜拉桥施工的不利影响，确保施工安全并保证施工质量。本文以引江济淮工程（安徽段）江淮沟通段文山路桥施工为背景，建立了文山路桥主桥的Midas计算模型，为了确保施工阶段的安全可靠性，本文对施工方案进行模拟，分别对主桥施工阶段、正常使用极限状态（正截面抗裂、斜截面抗裂、挠度）和桥塔及下部结构进行验算。1工程背景1.1工程概况引江济淮工程江淮沟通段文山路桥全长695.2 m（含桥台），主桥采用预应力混凝土矮塔斜拉桥，长330 m，宽35 m，引桥采用分幅布置方式。主桥上部结构主梁采用单箱三室大悬臂斜腹板预应力混凝土变截面连续箱梁，全桥划分为0#~24#。箱梁支点处底板宽为17.787 m，跨中处底板宽19.887 m，悬臂长度7.0 m。墩顶设置盖梁，盖梁长23.90 m，宽3.8 m，厚2.0 m；为平衡主、引桥恒载引桥的不平衡弯矩，墩中心偏离伸缩缝中心线40 cm（偏向主桥侧）。1.2技术标准公路等级为双向六车道城市次干路；设计车速40 km/h；设计荷载城-A级；桥梁结构设计基准期为100年；桥梁标准横断面为主桥采用整幅布置，引桥采用分幅布置。2有限元建模2.1有限元模型建立有限元模型在求解问题时准确性较高、实用性较强，本文采用Midas程序建立的文山路桥结构进行分析。结构有限元模型如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.037.F001图1结构有限元模型2.2结构模型建立在结构模型建立的过程中，主梁、主塔、桥墩结构的模型采用梁单元；斜拉索采用桁单元模拟，斜拉索单元释放对局部坐标系2轴和3轴的弯矩和扭矩；主桥墩8#墩中支座固结，边支座横向放开，纵向固结，主桥墩9#墩中支座纵向放开，横向固结，边支座为双向活动支座，在模型中，使用弹性连接的刚性模拟支座连接。在建立模型时桥梁结构考虑恒载几何刚度（P-Δ效应）斜拉索考虑垂度效应。支座平面布置如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.037.F002图2支座平面布置/mm桩基础的常用处理方法是在承台底加6个方向的弹簧模拟桩基础的作用。桩基础的六弹簧模型如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.037.F003图3桩基础的六弹簧模型2.3施工方案模拟在主墩和主塔施工完成后浇筑主梁0号节段，并进行墩梁临时锚固；由墩顶向跨中对称并平衡悬臂浇注箱梁；张拉斜拉索形成最大单“T”状态，边跨现浇；安装边跨合龙吊架并预压，边跨合龙；浇筑中跨合龙段混凝土再进行中跨合龙；拆除合龙吊架进行二期恒载及附属设施施工。中跨合拢施工过程模拟如图4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.037.F004图4中跨合拢施工模拟二期恒载及附属设施施工模拟如图5所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.037.F005图5二期恒载及附属设施施工模拟3结果分析3.1施工阶段验算进行施工阶段正截面法向应力验算时，可依据《公里桥涵施工技术规范》（JTG/T F50—2019）计算由预加力和荷载产生的法向应力。预应力钢筋应扣除相应阶段的预应力损失，荷载采用施工荷载，对计算结果的叠加要满足规范规定，施工阶段正截面法向应力验算结果通过。施工阶段正截面法向应力验算结果如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.037.T001表1施工阶段正截面法向应力验算结果控制截面类型截面法向压应力/MPa容许法向压应力/MPa验算结果P8主墩支点截面最大-1.373 5-1.484 0合格最小9.305 518.144 0合格P9主墩支点截面最大0.939 418.144 0合格最小0.148 4-1.484 0合格MPa3.2持久状况正常使用极限状态验算3.2.1正截面抗裂验算正截面抗裂应依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362—2018）规定，对构件正截面混凝土的拉应力进行验算。对于全预应力分段浇筑混凝土构件，在作用短期效应组合下符合σst-0.80σpc≤0。正截面抗裂验算结果如表2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.037.T002表2正截面抗裂验算结果控制截面类型γ0Vd/kNVdu/kN验算结果P8主墩支点截面最大110 606.0184 473.0合格最小88 475.2184 473.0合格P9主墩支点截面最大20 223.332 287.4合格最小14 283.132 287.4合格3.2.2斜截面抗裂验算斜截面抗裂验算应计算斜截面混凝土主拉应力σtp，对于全预应力现浇混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下，符合σtp≤0.4ftk。斜截面抗裂验算结果如表3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.037.T003表3斜截面抗裂验算结果控制截面类型 γ0Vd/kN  Vdu/kN验算结果P8主墩支点截面最大110 606184 473合格最小88 475184 473合格P9主墩支点截面最大20 22332 287合格最小14 28332 287合格3.2.3挠度验算受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响，即乘以挠度长期增长系数，对于长期增长系数ηθ的取值，本设计中主梁采用C55混凝土ηθ=1.412 5。挠度计算结果如表4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.037.T004表4挠度计算结果控制截面结构重力挠度预加力变形消除自重荷载挠度P8主墩支点-0.040.05-0.061/4截面-2.781.64-1.971/2截面-1.67-0.59-5.603/4截面-5.774.95-3.19P9主墩支点0-0.04-0.081/4截面-1.882.05-0.951/2截面-6.275.67-1.803/4截面-3.214.07-0.96cm由表4可知，消除结构自重产生的长期挠度，后梁式桥主桥的中跨最大挠度5.60 cm，挠度限制为25 cm；边跨最大挠度2.08 cm，挠度限制15 cm，挠度验算通过。3.3桥塔及下部结构验算混凝土偏心受压构件，在规定的受压偏心距限值范围内，取轴向力作用点与受压区法向应力的合力作用点相重合原则确定受压区面积Ac，受压承载力应按γ0Nd≤ψfcdAc计算，使用Midas RC设计功能，对使用阶段正截面偏心抗压承载力验算。P8主塔下部结构验算结果如表5所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.02.037.T005表5P8主塔下部结构验算结果类型γ0Nd/kNNdu/kN验算结果偏心Fxmin91 508.5148 983.7合格偏心Mymax91 332.4148 480.7合格偏心Mymin76 370.6149 138.6合格轴心Fxmin72 080.5341 239.6合格4结语根据文山路桥相关资料，建立文山路桥主桥的Midas计算模型，对施工过程进行模拟，计算施工及成桥阶段的结构响应，并对主桥结构进行验算。进行施工阶段正截面法向应力验算，验算结果显示，施工阶段正截面法向应力验算结果通过。进行正截面抗裂、斜截面抗裂以及挠度的验算，验算结果满足规范要求。对桥塔及下部结构受压承载力进行验算，验算结果满足要求。