大跨度铁路钢桁梁斜拉桥刚度设计及取值研究

研究目的:通过统计国内外已建成并安全运营的大跨度铁路钢桁梁斜拉桥刚度参数,参考国内外现有规范,结合铁路斜拉桥的刚度特点,分析大跨度铁路钢桁梁斜拉桥的刚度指标。在此基础上,通过车桥耦合振动的分析方法,分析大跨度铁路钢桁梁斜拉桥高跨比、宽跨比对车辆与桥梁的动力响应影响,提出大跨度铁路钢桁梁斜拉桥的刚度取值范围。研究结论:(1)结合已建成的大跨度铁路钢桁梁斜拉桥及现有规范,考虑荷载差异,大跨度铁路钢桁梁斜拉桥竖向刚度可适当偏低,大跨度铁路钢桁梁斜拉桥竖向挠跨比设计值可取为1/500~1/800;(2)设计风速时横向挠跨比可放宽到1/1 000~1/2 000,可行车风速下横向挠跨比限值按规范取为1/4 000;(3)桁架高跨比可取为1/25~1/40,桁架宽跨比可取为1/25~1/35;(4)本文研究成果对今后大跨度铁路斜拉桥初步设计工作具有一定的指导意义。     

大跨度铁路混凝土部分斜拉桥设计参数研究

研究目的:随着我国铁路特别是高速铁路快速发展,大跨度铁路混凝土部分斜拉桥应用越来越广,如主跨220 m的商合杭铁路颍上特大桥、主跨240 m的黔张常铁路阿蓬江特大桥以及主跨288 m的福平铁路乌龙江特大桥等.通过对国内外大跨度部分斜拉桥设计参数的分析研究,结合关键设计参数对力学性能的影响,提出大跨度铁路混凝土部分斜拉桥...     

我国铁路斜拉桥的实践与设计参数研究

总结了近十多年我国铁路建设中斜拉桥的应用实践、设计创新、存在的问题和设计特点,提出了各种斜拉桥结构形式的适用范围,分析了铁路荷载类型及加载规定、多线折减系数、疲劳取值、梁端转角、轨面变形控制、动力性能等相关问题。结合国内外已建成的铁路斜拉桥相关参数,提出了我国铁路斜拉桥的刚度标准建议。对各类斜拉桥的结构创新、新材料的应用等方面进行了展望。研究结果为今后铁路斜拉桥技术标准的确定及建设提供借鉴。     

采用PC箱梁与钢桁组合加劲梁的三塔斜拉桥方案构思与分析研究

分析混凝土及钢梁用于大跨度铁路斜拉桥中的不足之处。探讨预应力混凝土箱梁与钢桁架组合式加劲梁用于高速铁路斜拉桥时的刚度与受力。通过对有无钢桁架进行计算比较,分析研究加劲梁的钢桁架对改善结构受力,提高跨越能力及提高斜拉桥刚度的效果与作用,得出与无钢桁架PC箱梁相比,有钢桁架PC箱梁斜拉桥的活载挠度与跨径之比从1/381降低到1/690,可使主塔及PC箱梁受力明显改善,使中跨PC箱梁的应力幅从32 4MPa降低到10 6MPa。认为PC箱梁与钢桁架组合式加劲梁能有效地提高斜拉桥的刚度,并能满足大跨度三塔斜拉桥的受力需要,是大跨度铁路斜拉桥的合理结构形式。     

城际轨道交通大跨度矮塔斜拉桥设计关键参数研究

随着轨道交通建设区域的不断延伸,大跨度桥梁越来越多地应用于轨道交通领域。由于矮塔斜拉桥属于高次超静定复杂结构,刚度、温度耦合效应明显,控制设计参数多,同时轨道交通桥梁的荷载、刚度、变形等指标与公路桥梁有所不同。针对南京市宁句城际轨道交通大跨度矮塔斜拉桥,通过对各关键参数的比选分析,得出该桥的主要结构参数对结构力学性能的影响规律。研究结果表明:矮塔斜拉桥的受力性能受主梁刚度影响较大,而受桥塔的刚度影响较小,增大桥塔高度、拉索间距和塔根无索区长度将改善结构的受力性能。     

我国首座高铁大跨度混合梁斜拉桥建设完工

正1深茂铁路江门至茂名段关键控制性工程——潭江特大桥各项工程已经完工,4月进入联调联试,标志着我国首座高铁大跨度混合梁斜拉桥建设完工,建设技术实现新的飞跃。据介绍,潭江特大桥设计单位中铁第四勘察设计院集团有限公司依托该项工程,与西南交通大学、同济大学、中南大学开展铁路大跨度混合梁斜拉桥设计参数、关键构造、抗风气动选型等理论分析及试验研究,构建了铁路混     

大跨度三塔钢箱-桁结合梁斜拉桥受力性能研究

蒙华铁路洞庭湖特大桥主桥为大跨度三塔双索面钢箱-桁结合梁斜拉桥,主梁首次采用适合重载铁路大跨度三塔斜拉桥受力特点的钢箱-桁组合新结构,钢梁制造安装精度要求高,施工技术难度大。通过研究钢箱-桁组合结构下主桁、主塔、斜拉索和桥面系的刚度,提出增设中塔稳定索来提高三塔双主跨竖向刚度。中塔稳定索面积为241 cm2能使挠度降低20%,中塔塔顶水平位移降低41%,塔底弯矩降低64%。     

基于CR列式法对斜拉桥几何非线性分析

铁路提速对线路、桥梁、隧道等土建工程的刚度提出更高的要求,如桥梁的跨度不宜过大,应以中小跨度桥梁为主。但在跨越大江、大河、长大山谷需要采用大跨度斜拉桥时,其所引起的斜拉桥几何非线性因素主要有斜拉索的垂度效应、梁柱(P—Δ)效应、结构大位移效应等。通过CR列式法对斜拉桥结构离散和杆单元、梁单元刚度矩阵以及节点力进行定量计算,并为斜拉桥几何非线性分析提供参考依据。     

普速铁路单线独塔斜拉桥总体设计及创新

潜江铁路支线属于江汉平原货运系统的重要组成部分,岳口汉江特大桥是潜江铁路支线跨越汉江的控制性重点工程。为提高结构通航安全性,更好地满足防洪要求,主桥采用(32.7+50+93.7+260+38.2) m的独塔双索面混合梁斜拉形式,实现大跨独塔结构体系在国内铁路桥梁上的跨度突破。考虑到建造铁路大跨度独塔混合梁斜拉桥面临着疲劳活载大、动力指标及刚度要求高等诸多难题,且非对称铁路独塔斜拉桥具有设计技术复杂、建设标准高等特点,对主桥的桥型方案选取、桥梁设计难点、桥塔、主梁形式、钢混结合段、索塔索梁锚固形式等进行详细介绍,给出相关结构刚度、应力强度、疲劳应力幅、风车桥耦合等计算结果,并阐述主桥设计时所采用的创新性技术构思。     

大跨斜拉桥上无缝线路伸缩力影响因素分析

研究目的:大跨度斜拉桥结构复杂,为"塔-索-梁"空间组合结构,在荷载作用下,其无缝线路梁轨相互作用极为复杂。本文以一座铁路常用双塔钢桁斜拉桥为例,基于梁轨相互作用原理,建立斜拉桥上无缝线路纵向力计算模型,分析主塔墩温差、斜拉索温差、主塔墩刚度、主梁刚度及结构支撑体系对钢轨伸缩力的影响,为大跨度斜拉桥上无缝线路设计提供理论依据。研究结论:(1)随着主塔墩温差增大,钢轨伸缩力减小,主塔墩温差越大,主梁主跨竖向位移就越大;(2)随着斜拉索温差增大,钢轨伸缩力增大较小,但主梁主跨竖向位移急剧减小;(3)主塔墩刚度变化对钢轨伸缩力影响较小;(4)采用漂浮体系时,钢轨伸缩力与半漂浮体系几乎一致,采用塔梁固定支撑和塔梁固结体系时,主梁左端梁缝处的伸缩力减小,但主梁右端梁缝处的钢轨伸缩力反而增大,因此在铁路大跨斜拉桥设计中建议不采用这两种支撑体系;(5)该研究成果可指导大跨度斜拉桥无缝线路设计。     

铁路混合梁斜拉桥设计创新与实践

研究目的:依托多工点桥梁,本文开展合理成桥状态、关键设计参数、钢混结合段构造、钝形钢箱梁气动选型等理论分析及试验研究,以解决铁路大跨度混合梁斜拉桥荷载重、疲劳活载大、动力性能及刚度要求高等诸多技术难题。研究结论:(1)建立的"塔偏梁拱"合理成桥状态,解决了铁路活载大、恒活比小引起的结构受力不均衡性难题;(2)推导的梁、塔、索关键设计参数解析公式,揭示了结构受力行为及影响规律;(3)采用的钢混结合段梯形填充混凝土连接构造技术,解决了铁路荷载作用下结合段刚度过渡平顺性技术难题;(4)提出的铁路正交异性钢桥面板的疲劳应力解析公式,揭示了疲劳影响因素及规律,首创的加厚加高型V肋改善了铁路钢桥面结构疲劳性能;(5)提出了钝形钢箱梁涡振扭转振幅限值标准;(6)本研究成果可为类似大跨度斜拉桥的设计提供参考。     

铁路斜拉桥车激振动非线性分析方法

研究目的:斜拉桥因跨度大,可能在车辆通过时发生较大的变形,致使结构几何非线性效应变得显著.对斜拉桥进行非线性动力分析可以为桥梁结构设计提供更精确的理论依据.针对大跨度斜拉桥的几何非线性特征及铁路桥的特点,建立结构空间动力分析模型.通过模拟机车过桥的全过程,计算在机车通过时斜拉桥的动力响应.研究结论:求出了主跨300m铁路斜拉桥方案在机车通过时线性分析与非线性分析的动力响应结果,给出了结构位移时程曲线.对于大跨度铁路斜拉桥,非线性分析结果与线性分析结果相比,具有明显差别.在大跨度铁路斜拉桥车激振动分析中,考虑结构几何非线性效应是必要的.     

宁波铁路枢纽北环线甬江特大桥工程

正由我集团公司总体设计的宁波铁路枢纽北环线甬江特大桥工程获得菲迪克2016年度工程项目奖优秀奖。该项目在设计理念、新技术、新材料、新结构、新工艺等方面作了大量的探索和有益的尝试,取得了多项技术创新和突破,项目主要创新成果有:1.中国铁路桥梁首次采用大跨度钢箱混合梁斜拉桥结构,跨度居中国双线铁路桥梁首位,该结构受力合理、经济节约、整体稳定性好,行车刚度条件优,施工方便,技术经济指标优良;揭示了铁路钢箱混合梁斜拉桥的力学行为     

城际铁路三塔斜拉桥刚度参数分析及应用

研究目的:三塔双主跨斜拉桥相较常规大跨斜拉桥而言,具有一定的经济优势,但也存在竖向刚度低、拉索疲劳应力幅高等缺点,目前在铁路上尚未得到广泛应用。本文以广佛江珠城际(72+96+336+336+96+72) m三塔斜拉桥为背景,对影响刚度的结构参数进行分析,进而拟出合理结构尺寸,并对结构进行力学计算,得出在城际铁路中推广三塔斜拉桥的可行性。研究结论:(1)竖向刚度随主梁高度增加而增大,但增幅低于梁高增幅,主梁采用钢箱梁时,通过增加主梁梁高来提高竖向刚度会较不经济,综合考虑后梁高取4.5 m;(2)索塔高度取96 m,塔柱截面取7 m×4 m;(3)斜拉索采用双索面扇形空间布置,索塔锚固间距2 m,斜拉索在主梁上锚固间距为8 m,斜拉索与主梁夹角为30.3°～78.3°;(4)辅助墩位置选择距离主塔96 m;(5)三塔斜拉桥在城际铁路荷载作用下受力良好,具备推广的价值。     

大跨度铁路独塔混合梁斜拉桥的动力特性

为研究大跨度铁路独塔混合梁斜拉桥结构参数对动力特性的影响,以岳口汉江特大桥为背景,利用MIDAS/Civil建立有限元模型,分析了边中跨比、结构自重和刚度、钢混比等参数及有无辅助墩和横向抗风支座对桥梁动力特性的影响。结果表明:该桥振型排列合理,耦合程度低;钢混比和边中跨比对主梁基频影响极大,辅助墩可以有效提高桥梁的整体刚度;无横向抗风支座对主梁振型影响较大,但对桥塔振型影响不大;主梁刚度和自重对本桥前3阶振型的振动频率影响显著;桥塔自重主要影响主塔侧弯和纵弯频率;斜拉索刚度主要影响主梁竖弯和主塔纵弯频率。     

公轨两用大跨度单索面钢桁梁斜拉桥动力特性研究

以某公轨两用大跨度单索面钢桁梁斜拉桥为背景,采用有限元结构分析软件MIDAS/Civil 2019建立考虑施工阶段的全桥3维有限元模型,考虑几何非线性并采用子空间迭代法对桥梁振型进行分析,对索面布置、恒载集度、塔刚度、索刚度、梁刚度、辅助墩数量进行参数改变,研究其对桥梁动力特性的影响。结果表明:单索面钢桁梁双塔斜拉桥抗弯、抗扭刚度较弱,将单索面布置改为双索面布置,可增强斜拉桥的抗扭刚度,并在一定程度上避免弯扭耦合振型的出现;选择轻型2期恒载可增强桥梁的抗震、抗风稳定性;提高塔和梁的刚度可增强桥梁的抗震和抗风稳定性,但索刚度的变化对桥梁动力特性影响较为复杂;科学地增设辅助墩可优化桥梁的动力性能。     

跨海湾大跨度双线高速铁路斜拉桥方案研究与关键技术分析

沿海海湾主航道一般通行海轮,当高速铁路跨越海湾主航道时,为满足较高的通航净空标准需要采用大跨度铁路桥梁结构。由于高速铁路行车对桥梁性能要求高,主通航孔大跨度桥梁结构方案在技术及经济上是否合理可行成为值得重点研究的问题。结合沿海某海湾西航道通行10万t海轮的通航要求,重点研究双孔通航主跨2×460 m三塔斜拉桥和单孔通航主跨812 m两塔斜拉桥两种桥式方案。建立结构计算模型,对结构静力计算结果及技术经济指标进行综合对比分析,最后推荐西航道桥采用2×460 m三塔斜拉桥方案。进一步分析三塔斜拉桥结构主要静力动力结构行为,研究三塔斜拉桥结构设计中的主梁结构形式、体系刚度控制、主梁长联温度问题、拉索恒载应力与疲劳、结构抗风性能等关键技术的工程解决措施。研究表明:通过中跨采用钢混结合梁﹑边跨采用混凝土箱梁以及增大中塔及其两侧主跨斜拉索重力刚度和中塔采取塔梁固结体系等措施,能较大地提高三塔斜拉桥体系刚度,将三塔斜拉桥应用于高速铁路在技术经济上是合理可行的。对跨海湾大跨度双线高速铁路斜拉桥结构的设计研究具有一定的参考价值。     

大跨度铁路斜拉桥抗震性能研究

以我国拟建的某主跨504m大跨度公铁两用斜拉桥为例,详细讨论大跨度铁路斜拉桥的抗震设防标准及抗震性能目标、地震反应谱响应计算、动态时程地震响应分析,提出该大跨度斜拉桥的抗震验算内力。     

大跨度钢桁梁斜拉桥无砟轨道桥面竖向静力刚度特性

为了解大跨度钢桁梁斜拉桥无砟轨道桥面竖向静力刚度特性,以某铺设双块式无砟轨道的大跨度钢桁梁斜拉桥为研究对象,建立钢桁梁无砟轨道桥面局部精细化模型,分析不同道床板布置情况下轨道整体刚度在桁架节间内的变化规律,对比钢桁梁斜拉桥、普通线路及混凝土简支桥上无砟轨道桥面的轨道整体刚度差异。结果表明:钢桁梁斜拉桥正交异性板桥面的自身刚度变化对轨道整体刚度均匀性有一定的影响,道床板接缝对轨道整体刚度均匀性有较大的影响。     

收缩徐变效应对高速铁路大跨度混凝土斜拉桥运营状态的影响

大跨度混凝土斜拉桥具有造价低、刚度大、施工方便、养护工作量小等优点,已在公路市政工程中广泛应用,却较少在高速铁路建设项目中采用,关键原因在于铁路高速行车对轨道铺设完成后桥梁的徐变变形提出了严格的要求。本文依托广汕铁路跨增江主跨260 m混凝土斜拉桥,通过对有限元模型进行多个连续时间段的收缩徐变效应计算分析,系统总结了收缩徐变效应对高速铁路混凝土斜拉桥斜拉索索力、桥塔截面弯矩、变形等影响,梳理了主梁的内力、变形和截面正应力在30年运营期内的变化情况,全面展现了收缩徐变效应对大跨度高速铁路混凝土斜拉桥受力状态的影响,为类似工程设计提供可供参考的意见。