铁路大跨度连续梁拱组合桥结构参数研究

为了解结构设计参数对铁路大跨度连续梁-拱组合桥受力特性的影响,进而对今后同类桥梁设计提供引导作用,以兰渝线广元嘉陵江特大桥为工程背景,研究矢跨比、拱轴线形状、拱梁刚度比这3个设计参数对桥梁结构力学特性的影响。分析结果表明:矢跨比对拱肋轴力和拱脚、主梁中跨弯矩影响显著,取值在1/4~1/5时较为合理;1.6次抛物线、2.4次抛物线及圆弧线作为拱轴线时,拱脚截面弯矩过大,2次抛物线或悬链线作为此类桥型的拱轴线较为合理;拱梁刚度比对结构轴力影响较小,对拱肋弯矩影响较大,随拱梁刚度比的增大,拱肋分担的弯矩显著提高。     

高速铁路连续梁-拱桥拱梁竖向刚度比分析

研究目的:在梁-拱组合体系桥梁设计中,拱梁刚度比对整体结构的受力和变形、动力特性、稳定性以及施工方法有较大影响,设计中应根据具体情况,合理选择拱梁的相对刚度,以达到最优的结构体系.已有梁-拱组合体系结构性能研究中,拱梁刚度比一般认为是拱肋和主梁构件抗弯刚度的比值,这种计算方法只是简单地将拱和梁的抗弯能力进行比对,并不能...     

砂金坪黄河特大桥208 m大跨度连续刚构拱主桥结构研究

目前跨度超200 m的大跨度连续刚构拱组合结构在高速铁路中的应用偏少,因其整体性能优越、竖向刚度大、能满足高速列车运行对桥梁性能的要求,在高速铁路中的应用逐渐增加。因此,对铁路大跨度连续刚构拱主体结构进行精细化设计、综合比选在工程上具有重要意义,尤其是对墩、梁、拱刚度的研究。针对砂金坪黄河特大桥主跨208 m大跨度连续刚构拱,主要分析研究了连续梁拱与连续刚构拱的受力差别及优缺点;对边跨选取三种跨度进行主梁内力与变形对比;对主梁选取不同梁高进行结构变形及强度比较;对主墩选取不同墩宽和壁厚进行内力比较,根据计算研究成果推荐结构合理构造尺寸。车桥耦合分析计算结果表明:砂金坪黄河特大桥具有足够的竖向和横向刚度,能够满足动力分散式客车CRH2、CRH3以速度160~300 km/h运行时的安全性和舒适性要求。     

高速铁路连续梁柔性拱桥拱梁结合部受力分析

研究目的:连续梁拱组合体系桥拱肋与主梁固结,依靠主梁内配置的预应力束来平衡拱的水平推力,拱脚是拱梁组合桥的关键部位,其受力性能对全桥承载能力和跨越能力至关重要;拱脚为钢管混凝土拱肋向混凝土主梁的过渡段,局部构造非常复杂,为了给拱脚节点处的构造设计提供理论依据和合理方案,有必要在桥梁整体分析的基础上,建立拱梁结合部精细化有限元计算模型,精确分析其受力状态和传力机理。研究结论:(1)拱梁结合部主梁和拱脚混凝土、拱肋钢管和拱肋内灌注混凝土等构件应力均在规范给定的限值内,结构安全可靠;(2)拱梁结合部应力集中区域主要分布在0号和1号节段连接截面,该处拱脚和主梁均存在较大的主压应力;拱脚与主梁间宜采用圆弧过渡等平滑连接构造,以减小应力集中,使混凝土受力更为均匀;(3)应确保拱肋与主梁、拱肋与拱脚混凝土之间共同作用良好,并保证拱梁结合部位受力的整体性;(4)本研究结果可供大跨度连续梁拱桥的设计和施工参考。     

铁路客运专线128m系杆拱桥结构设计参数研究

以一座高速客运专线铁路大跨度钢系杆拱桥为工程背景,利用有限元程序分析了矢跨比、系梁和拱肋的刚度比、拱肋横向联结系的设置、吊杆布置形式对结构的静动力特性的影响。计算分析表明:矢跨比为1/5、拱肋和系梁的刚度比为1/2左右时结构受力较合理;加强跨中横向联结系对提高结构的整体稳定性有较明显的效果;无交叉斜吊杆和交叉斜吊杆能提高结构的竖向刚度,刚性吊杆对结构的横向基频贡献很大。     

大跨度单线铁路连续梁拱桥施工仿真及稳定分析

以一大跨度连续梁拱桥为工程背景,通过对全桥施工阶段仿真模拟和稳定分析,研究架设拱肋后各个阶段主梁的位移、内力、拱肋应力以及梁拱结构的稳定性。研究结果表明,拱肋架设和吊杆张拉使主梁的内力和位移发生较大变化,且主梁边跨和中跨的变化趋势不同;施工过程中桥梁结构整体稳定性良好,并提出了拱肋浇筑时的最不利情况。     

单拱肋预应力混凝土梁拱组合桥受力性能分析

研究目的:本文以某单拱肋预应力混凝土梁拱组合桥为例,该桥型将预应力混凝土梁及拱两种结构体系有机地结合在一起,具有结构刚度大、建筑高度低、造型美观等优点,但该类结构为多次超静定结构,受力性能复杂,设计难度较大,为揭示其受力特性,于文中展开详细地分析及探讨。研究结论:(1)该类桥梁拱和梁组合起来共同承受荷载,拱肋受压,主梁受拉,该平衡体系的相互作用,使得拱与梁的弯矩大大减小,拱梁受力均匀,结构静动力性能及使用性能均较好;(2)主梁采用刚性系梁、拱肋采用桁架式,增大了结构的刚度及承载能力,提高了结构的跨越能力,通过优化拱肋及主梁刚度比例,可以进一步地减小主梁结构的建筑高度;(3)当进行跨线桥设计时,建筑高度受限,该类桥梁通过顶推法施工主梁,在顶推就位后的主梁上拼装单拱肋的施工方法,极大地减小了施工过程及后期养护维修对桥下繁忙交通的影响;(4)该研究成果适用于单拱肋梁拱组合体系桥的设计及相关计算分析。     

京沪高铁(90+180+90)m连续梁拱桥结构性能分析

研究目的:探讨京沪高铁大跨桥梁中连续梁拱桥组合结构的结构性能,以京沪高铁沿线最大跨度(90+180+90)m连续梁拱桥为背景,建立其空间杆系有限元模型,进行详细的计算分析,研究成桥阶段内力和变形、活荷载效应、长期徐变变形、承载能力及结构动力特性等,并与不考虑拱的单独连续梁结构对比,掌握组合结构的受力特性。研究结论:先梁后拱施工的连续梁拱组合结构具有整体受力特性,拱能主动承担主梁自重,并能改善结构的活荷载效应、徐变效应,提高极限承载力,增加结构安全度并改善结构长期运营性能。拱脚推力使结构轴向受力和变形增大,同时,由于拱平面外刚度较低,使得组合结构前几阶振型多次出现拱平面外振动。     

铁路三拱肋简支系杆拱桥设计参数研究

为了解三片拱肋设计对铁路简支系杆拱桥受力性能的影响,结合某铁路1-80 m三拱肋简支系杆拱桥的结构选型和设计,建立有限元模型,对边中拱梁截面尺寸、拱梁刚度比、合理拱形、横撑布置、吊杆力等主要设计参数进行研究,提出各设计参数的取值建议。研究结果显示:边中拱、梁宜采用相同的截面尺寸;拱梁刚度比宜取1/12~1/4;合理拱形的矢跨比宜采用1/5~1/6,拱轴线宜采用1.8~2次抛物线;加强跨中和1/4跨位置的横撑布置有利于提高结构的整体稳定性;中、边吊杆的成桥索力比值为1.15左右较为合理。     

下承式拱桥上无缝线路设计及纵向力影响因素分析

基于梁轨相互作用原理,针对下承式拱桥的受力特点,建立下承式拱桥上无缝线路纵向力计算模型,分析了6种不同的铺轨方案,并从中比选出最佳的铺设方案,在此基础上分析了拱肋、吊杆、荷载工况、墩台刚度等对纵向力的影响。分析结果表明:在连续梁左端布置1组单向钢轨伸缩器且尖轨位于拱桥左边跨时,钢轨纵向力最小;拱肋、吊杆对钢轨伸缩力影响较大,对钢轨制动力和断缝值影响较小;计算钢轨制动力时建议选取拱桥全跨布载,计算断缝值时建议在连续梁梁端附近设置断轨,计算结果具有较大的安全储备;列车运行时拱肋受拉,建议下承式拱桥拱肋采用钢管混凝土结构。     

双线系杆拱桥对不同列车荷载的适应性分析

以一座跨度为128 m铁路双线系杆拱桥为例,基于TB 3466—2016《铁路列车荷载图式》,在ZK,ZC,ZKH,ZH(Z=1. 3)列车荷载作用下,分析系杆拱结构受力及变形性能,探讨其适应性及控制因素。研究结果表明:主梁结构在4种列车荷载作用下均满足规范要求,在ZK,ZC列车荷载作用下,主梁结构强度及抗裂安全系数均较大,可采用适当减少预应力配置等形式进行优化调整;在ZH(Z=1. 3)列车荷载作用下,拱肋横向稳定安全系数接近限值,且拱肋与拱脚连接位置8 m范围内强度安全系数超规范限值,钢管厚度需增加,表明该桥型控制因素为拱肋结构受力及拱肋横向稳定性;结构刚度均满足规范限值,挠跨比最小值亦达1/5 000,反映了系杆拱桥刚度大的特点;双线系杆拱仅在ZH(Z=1. 3)列车荷载作用下需局部调整结构尺寸,其余均可满足结构受力及变形要求,表现出良好的适应性。     

铁路客运专线连续梁-拱组合结构设计

研究目的:本文以成绵乐客运专线鸭子河特大桥(56+ 116 +56)m连续梁-拱桥为工程背景,研究梁拱组合结构的梁拱构造、吊杆受力特性、支座布置、施工方法等,通过对模型的建立、荷载的选取、梁拱及吊杆的检算、动力特性及拱座局部分析计算,介绍梁拱结构的结构特点,为今后类似工程的修建提供参考.研究结论:连续梁拱组合结构能较好地发挥连续梁和拱两种结构体系的优点.与同跨度连续梁相比,由于拱的加劲作用,能够有效降低主梁的高度,同时,钢管对混凝土的套箍作用,提高了混凝土的抗压强度和变形能力,管内混凝土又有效地增加了钢管的局部稳定性,使拱与梁受力性能都得到较好的发挥,使梁拱组合结构具有整体受力特性好、结构刚度大、建筑高度低、施工方法成熟等优点.     

不等跨混凝土连续梁顶推施工关键参数合理取值

针对不等跨混凝土连续梁顶推施工,围绕梁体跨越主跨过程中的结构受力状态,应用力法分阶段建立平衡方程,分析主梁边主跨比、导梁长度与主梁主跨跨径之比、导梁与主梁刚度比、导梁与主梁线质量比等关键参数对主梁前端支点和导梁根部受力的影响规律,并结合理论研究成果,指导实际工程关键参数的取值。研究结果表明:在导梁与主梁线质量比处于常规值0. 08～0. 12时,主梁边主跨之比应处于0. 6～0. 7,导梁长度与主梁主跨跨径之比应处于0. 67～0. 78,导梁与主梁刚度比可处于0. 1～0. 2。     

高烈度区高速铁路大跨度梁拱组合桥设计

徐宿淮盐铁路徐洪河特大桥采用(100+200+100) m梁-拱组合结构桥式方案,以小角度、低净空跨越通航河道。主梁为预应力混凝土连续箱梁,拱肋设计为哑铃形钢管混凝土截面,吊杆采用平行钢丝束并锚于箱梁外侧。为解决大跨度连续梁-拱桥徐变上拱大的技术难点,通过适当加大梁体竖向刚度、优化预应力钢束布置、选择合理的混凝土加载龄期等一系列措施,将主梁最大徐变变形控制在20 mm以内。另外,桥址区地震动峰值加速度为0.34g,采用双曲面摩擦摆支座进行减隔震设计,以延长结构周期,达到有效削弱地震力作用的目的。     

提高拱梁固结拱桥自振频率的有效方法

为提高拱梁固结体系拱桥的自振频率,使该类拱桥得以在大跨径、小宽跨比的高速铁路桥梁中推广应用,在此提出一种新的有效方法,具体做法是,以拱肋作为上弦杆,主梁作为下弦杆,在L/4～3L/4区域内设置腹杆,以此形成一个带柔性吊杆的大桁架结构,通过引入刚度大的桁式结构使拱桥的整体刚度得到提高,进而改善结构的动力特性。新结构既保留了拱桥的优点,又有桁架的受力特征。计算结果表明,与普通拱梁固结拱桥相比,新结构可在材料增加很少的前提下有效提高自振频率,尤以面内自振频率增幅最为明显;拱肋内倾角对新结构的影响随振型的不同而不同,其中,对面外自振频率的影响较面内自振频率明显。     

大跨度铁路连续梁拱组合桥的合理边中跨比研究

为了解边中跨比对大跨度铁路连续梁拱组合桥受力特性的影响,对目前大跨度铁路梁拱组合桥的边中跨比进行统计,并以兰渝线某(82+172+82)m连续梁拱组合桥为工程背景,分析边中跨比对该桥内力、变形、支反力、稳定性等方面影响。研究结果表明:大跨度铁路连续梁拱组合桥的合理边中跨比取值为0.46~0.51;边中跨比取值较小时,对结构受力和变形有利,但边支座负反力的出现限制其值应大于0.43;边中跨比的取值对该桥基频和结构稳定性影响较小,随边中跨比由0.447增加到0.506,该桥的稳定安全系数仅增大7.6%。     

京津城际(60+128+60)m连续梁拱设计简介

京津城际北京环线特大桥跨四环主桥为(60+128+60)m预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱的组合结构,具有技术含量高、标准要求严、施工难度大等特点。详细介绍其梁拱构造、施工方法、纵横向计算及动力计算分析等。设计结果表明,连续梁拱具有较大的竖向刚度和良好的动力性能,不失为高速铁路桥梁设计中一种合适的梁型。     

合安铁路引江济淮特大桥主桥过运梁车方案研究

合安铁路跨引江济淮特大桥主桥采用(90+180+90)m连续梁拱桥,原方案按不通行运梁车设计,为进一步优化施工组织,减少梁场数量,满足总体工期需要,拟将架梁范围延伸至主桥肥西侧。在不改变原设计的基础上研究主桥过运梁车方案,并建立相应的有限元计算模型,对其进行强度检算。分析结果表明,采用无拱肋运梁方案,主梁施工完成后,桥面以上拱肋暂不施工,待两侧简支梁架设完成后再施工桥面以上拱肋和吊杆,该方案可满足运梁车通过限界及主桥结构受力要求,可在今后类似铁路工程建设中推广应用。     

200km/h单线铁路80m跨简支系杆拱桥受力分析

以200 km/h单线铁路80 m跨简支系杆拱桥为研究对象,介绍其主梁、拱肋和吊杆等构件的设计参数。建立空间整体有限元模型,分析该简支系杆拱桥的支座反力、吊杆拉力分配以及主梁竖向位移等整体受力性能,并采用Ansys建立拱脚实体有限元模型,将整体模型计算内力结果施加至局部模型边界上,计算分析拱脚应力分布规律。最后分析了横撑以及材料、几何非线性对结构稳定性的影响。计算结果表明,结构整体受力、局部应力及结构稳定性均满足规范要求。     

高速铁路(100+200+100)m连续梁拱拱肋拼装施工技术研究

以徐盐高速铁路徐洪河特大桥(100+200+100)m连续梁拱为工程实例对拱肋拼装施工技术进行了研究。首先,根据现场实际情况,对竖向转体法、原位支架法和异位拼装顶推就位法进行技术经济比选,确定了拱部拼装方案采用原位支架法施工;然后,因现场情况发生变化,将原位支架法中采用1套拼装设备从拱肋两端向拱顶进行交替流水施工,拟优化为采用2套拼装设备从拱肋两端向拱顶平行施工,并对拟优化的拱肋支架拼装工况受力和增加拼装设备后连续梁梁体受力进行了检算,根据检算结果对拟优化方案进行了工序调整形成优化方案;最后,现场实施了优化方案,拱肋拼装工期、安全、质量均满足要求。该拱肋拼装施工技术对同类桥梁施工有借鉴作用。