超长大跨度公铁合建桥梁结构体系研究

新建甬舟铁路西堠门公铁两用大桥连接金塘岛和册子岛,桥位处海域宽2.7 km,最大水深93 m,地形复杂,桥梁设计难度大。为研究超长大跨度公铁合建桥梁合理结构体系,结合地形地质条件,选取主跨1 500 m悬索桥、斜拉桥及斜拉悬索协作体系3种桥型方案,对上部结构设计进行详细介绍,并从静力性能、动力性能、经济性能等方面对不同结构体系进行对比分析。研究表明：(1)与斜拉体系相比,协作体系桥可减小30%～50%的主梁内力和60%的桥塔内力,一定程度上解决了加劲梁承受巨大轴压力造成屈曲问题,并有效减小了桥塔规模;(2)与悬索桥相比,协作体系可减小50%的主缆内力,主缆钢丝和锚碇的工程量相应减小,施工难度得以降低,同时协作体系扭转频率更高,降低了结构在较低风速下发生涡激振动的可能性;(3)斜拉悬索协作体系能够充分发挥斜拉结构和悬索结构的组合优势,实现超大跨度的同时具有较大的纵向刚度和竖向刚度,满足铁路行车对结构刚度的要求;(4)对于主跨1 500 m级超长大跨度公铁合建桥梁,斜拉悬索协作体系经济性更好。     

2011年度中国铁道学会科学技术奖获奖项目简介(二) 天兴洲大桥三索面三主桁公铁两用斜拉桥建造技术(特等奖)

<正>本建造技术主要运用于武汉天兴洲公铁两用长江大桥主桥98 m+196 m+504 m+196 m+98 m的设计、施工。1.项目主要内容武汉天兴洲公铁两用长江大桥是中国铁路客运专线第一座跨越长江的特大型公铁两用桥梁,也是世界上第一座四线铁路、六车道公路公铁两用斜拉桥,主跨504 m为世界公铁两用斜拉桥跨度之首。大桥上层公路为六车道,     

新白沙沱长江六线特大桥桥面布置方案研究

研究目的:渝黔铁路新白沙沱长江六线特大桥受控于地形、通航、行洪、环保、桥位等诸多因素,主桥采用(81+162+432+162+81)m六线桥跨越长江。在世界范围内,目前还没有六线Ⅰ级铁路大跨度桥建成的实例,结合线路条件、桥梁工程的情况,进行桥面布置方案研究。研究结论:(1)基于经济性、景观效果、施工便利性以及桥位条件等因素,主桥推荐采用钢桁梁斜拉桥方案;(2)根据两端线路条件,并在国内外公铁两用大桥建设调研的基础上,确定了六线分层"上4下2"的总体布置方案;(3)比较了三片主桁倒梯形断面方案、两片主桁外设托架断面方案、两片主桁倒梯形断面方案、两片主桁矩形断面方案,研究结果表明,最优的桥面布置为两片主桁矩形断面正桁方案;(4)本研究成果可为多线铁路桥梁或者公铁两用桥梁设计提供参考。     

大跨度高低塔公铁平层合建斜拉桥结构体系研究

甬舟铁路富翅门公铁两用跨海大桥采用主跨388 m高低塔公铁平层挑臂式钢箱梁斜拉桥，为世界上最大跨度的高低塔公铁平层合建斜拉桥。为研究适用于大跨度高低塔公铁平层合建斜拉桥最优结构体系，结合富翅门公铁大桥结构不对称的特点，对5种不同类型半飘浮体系、塔梁约束体系进行比选研究。通过对5种约束体系在静、动力荷载作用下的桥塔弯矩、桥塔位移、主梁位移对比分析，推荐采用高塔侧设置固定支座、矮塔侧采用活动支座的约束体系，该体系抵抗纵向荷载能力强、释放体系温度变形差，与常用的半漂浮体系相比，在静、动力荷载作用下桥梁总荷载效应小，具有良好的静动力性能，其中静力作用下两桥塔塔底总弯矩降低15%,两侧梁端总位移降低51%,两塔顶位移减少29%;动力作用下两桥塔塔底总弯矩相当，两侧梁端总位移降低76%。     

金海公铁两用斜拉桥方案设计

研究目的:本文以金海特大桥跨磨刀门水道主跨480 m公铁两用斜拉桥方案设计为背景,针对大跨度公铁两用混合梁斜拉桥设计所应考虑的各项因素,建立不同形式的主桥空间有限元模型,目的是对比不同跨度辅助墩、不同塔高以及主梁类型对该结构力学性能的影响,从而确定合理的结构布置形式。研究结论:(1)主跨480 m斜拉桥采用公铁同层建造,具有结构合理,分建过渡时灵活方便,结构刚度大,车桥动力性能好,抗风、抗震性能好等优势,能够按照规范满足各种设计荷载组合下的结构强度、刚度等要求;(2)边跨必须设置辅助墩,以提高结构刚度,减少索、梁疲劳,而边跨布墩的多少、辅助墩之间的间距大小将取决于边跨的施工方案及整体结构的造价;(3)分离式扁平钢箱梁截面的扭转刚度较大,抗风稳定性好,经风车桥耦合振动分析,主梁结构能够提供较高的舒适性和安全性;(4)本研究成果对今后公铁合建斜拉桥结构选型工作具有一定的指导意义。     

济南市开源路公跨铁立交桥方案研究

为了减小济南市开源路公跨铁项目实施对铁路运营的影响,首先对项目所处位置既有铁路、道路规划情况进行分析,因立交桥位于胶济铁路历城站西咽喉区,桥梁跨度较大,常规的转体T型刚构、转体连续梁难以满足要求,故提出双塔斜拉桥、矮塔斜拉桥、独塔斜拉桥3种方案;然后从桥梁跨度、结构体系、施工方案、施工风险、桥梁景观、后续运营及养护等方面进行综合对比分析,最终确定施工风险小、施工及运营期间对铁路影响小的双塔斜拉桥方案。研究表明,在涉铁转体斜拉桥跨度满足铁路相关要求的前提下,应选择转体吨位较小、施工风险低、运营后支座更换、换索等对铁路影响小的桥梁方案。     

金海特大公铁两用斜拉桥桥式方案研究

珠海市区至珠海机场城际铁路金海特大桥主桥跨度(2×56+110+480+110+2×56)m,为公铁同层合建的混合梁斜拉桥。该桥式方案在国内公铁两用桥中首次采用,在桥式方案选择、辅助墩的设置、混凝土箱梁与钢箱梁分界部位的选择等方面进行了研究分析。研究表明,该桥式方案的钢材用量最省,造价最经济;单个辅助墩宜设在距边墩0.25l～0.3l左右,设置一个或多个辅助墩对中跨竖向挠度的影响没有明显的差异;混凝土箱梁与钢箱梁的分界部位宜设在辅助墩以外12.5 m左右。     

蒙华铁路洛河大桥总体设计

研究目的:蒙华铁路三门峡至荆门段,横穿黄河水系及长江水系。其中灵宝至内乡段处于秦岭山脉东端,整体呈中低山零星夹持丘陵盆地的地貌组合形态,河流众多,线路跨越黄河的主要支流洛河。当铁路与山区大型河流交叉时,桥位选择受线路选线、防洪要求、工程投资、施工条件等方面影响;桥型选择不仅要满足功能要求,在技术、经济性、施工组织、维修养护、景观效果等方面也要全盘考虑。本文就重载铁路洛河大桥桥位、桥型选择、主桥设计、施工方案等方面展开研究,以期为重载铁路山区大型跨河桥梁设计及重载铁路拱桥设计提供有益的借鉴。研究结论:(1)大型跨河桥梁的桥位由于受河道条件、通航要求、大型结构受力复杂等方面因素影响,桥位的选择应结合防洪、通航要求、环保要求、地方规划要求等综合确定;(2)桥梁结构型式的选择必须在满足功能要求、技术标准的前提下,从技术、经济指标、施工组织、景观效果等方面综合比选;(3)重载铁路设计活载大、疲劳要求高,拱桥宜采用上承式结构,设计应重点关注对结构的强度及疲劳方面研究,蒙华铁路洛河大桥是安全可靠的;(4)对于地形复杂、材料运输困难的上承式拱桥,拱上立柱可结合立柱刚度要求选用钢结构或钢混结合结构;(5)本研究成果可应用于铁路大型跨河谷桥梁设计及重载铁路拱桥设计。     

铁路大跨度混凝土部分斜拉桥关键技术研究

研究目的:近年来铁路大跨度混凝土部分斜拉桥应用广泛,为探究其设计关键技术以指导该类桥梁设计,在总结分析几座已建及在建部分斜拉桥情况,结合新建福平铁路乌龙江特大桥主桥(144+288+144)m部分斜拉桥工程,就支承体系、合理边中跨比、斜拉索加劲效果等关键技术进行分析研究。研究结论:(1)部分斜拉桥支承体系选择应结合地形、受力、刚度等因素综合选取;(2)边中跨比设计应在边跨不出现负反力的原则下结合施工便捷等因素综合考虑,建议合理比例在0.52～0.55之间;(3)斜拉索在施工阶段帮扶主梁受力,成桥阶段与主梁共同受力,运营阶段可以有效抑制主梁徐变下挠,取得良好综合经济效益;(4)本研究结论可为类似斜拉桥结构设计提供参考。     

公铁平层斜拉桥超宽幅钢箱梁节段模型试验及活载作用效应研究

为研究公铁平层斜拉桥超宽幅钢箱梁受力特性和活载作用效应，以宜宾临港长江大桥宽度为63.9 m的超宽幅钢箱梁节段为研究对象，设计制作相似比为1∶10的全截面缩尺模型开展静载模型试验，并进行有限元计算分析，分别研究恒载状态、公路车辆荷载作用、铁路列车荷载作用及不同活载组合作用下超宽幅箱梁受力特性，纵、横向正应力分布情况及梁体变形特征。结果表明，该桥超宽幅钢箱梁横向弯曲受力行为显著，梁体在活载作用下表现为挑担式支撑梁力学特性和变形特征，其中梁体中箱在铁路列车荷载作用下表现为正弯矩简支梁受力特性，梁体两侧边箱在公路车辆荷载及人群非机动车辆荷载作用下表现为负弯矩悬臂梁受力特性，梁体横截面设计合理，活载作用机理明确，中、边箱结构传力清晰。研究成果为超宽幅钢箱梁的设计和施工提供了重要的参考和设计依据，并为类似桥梁设计提供指导。     

武汉地铁徐家棚站“公铁合建”结构方案研究

研究目的:武汉地铁7号线徐家棚站为国内第一个大型换乘地铁车站与地下物业开发、越江公路隧道全面合建的地下工程,规模巨大,结构复杂;基坑超深,为目前国内最深的明挖地铁车站;站址距离长江800 m,地下水丰富,地质条件差;周边环境复杂,工程实施风险较大。采用何种施工工法、结构方案和施工措施保证本工程安全顺利地实施,是本文研究的重点和难点。研究结论:(1)本工程采用的盖挖逆作法施工和"先逆后顺再拆"特殊施工工序,是"公铁合建"超大超深基坑工程实施安全有效的工法,使本工程安全顺利实施;(2)双高压旋喷桩是先进的地连墙接缝止水防渗措施,使本工程地下水得到有效治理;(3)本工程为类似超大超深基坑止水帷幕和地连墙接缝止水防渗设计提供了成功范例,对上覆物业开发"公铁合建"新型地铁车站结构和基坑工程的研究、设计、施工具有较大的参考价值。     

公铁合建地下车站与既有高架车站换乘方案研究

依托武汉市轨道交通7号线与既有1号线换乘的三阳路站,从公铁合建方案、站台方案比选、换乘方案等方面对公铁合建地下站与未预留条件既有高架站的换乘方案进行讨论分析。研究表明,通过充分利用公路隧道下部空间布置站厅及设备,并设置轨下通道进行换乘,可大幅缩小车站规模,节省投资。通过设置换乘专用通道代替地面厅,实现城市核心区有效换乘,乘客经由7号线地下二层直达地面,通过三阳路与京汉大道交叉口设置的市政过街天桥实现付费区换乘,同时满足行人非付费区过街需求。方案研究整体合理,可为今后类似工程结构提供设计参考。     

郑州黄河公铁两用桥GSM-R系统场强覆盖方案研究

通过郑州黄河公铁两用桥GSM-R系统场强覆盖及弱场补强的几种方案的分析研究,确定了石武客运专线黄河公铁两用桥上的GSM-R系统方案,并对工程实施过程中与桥梁等相关专业的配合工作进行了详细叙述,可为类似工程的设计施工提供参考。     

上海轨道交通6号线赵家沟大桥主桥设计

上海轨道交通6号线赵家沟大桥主桥为城市轨道交通与道路交通合建的公铁两用桥梁,采用1孔88 m下承式钢筋混凝土双提篮系杆拱桥,桥面总宽51.6 m。介绍该桥主桥的结构设计、结构分析及施工方案。     

重载铁路桥梁设计的几点思考

简要介绍重载铁路特点及煤运通道蒙华铁路三荆段自然环境、桥涵分布情况;结合煤运通道重载铁路桥梁设计,从活载标准的选择、桥式、桥型方案的确定、常用跨度简支梁的选型、特殊跨度桥梁设计、桥墩设计等方面阐述重载铁路桥梁设计思路。结合煤运通道城烟特大桥对高桥桥型选择进行综合分析,桥墩设计应结合合理刚度选择、施工、景观等因素综合确定。最后对煤运通道三荆段桥梁设计进行反思和总结。     

三塔超大跨公铁两用斜拉桥活载加载标准研究

为探究公路铁路活载对三塔超大跨公铁两用斜拉桥结构的影响,以某公铁长江大桥为研究背景,建立有限元全桥模型。利用影响线确定活载最不利加载位置,分析铁路活载和公路活载对主梁、主塔、斜拉索的影响。研究结果表明:随着铁路和公路活载加载长度的改变,桥梁结构响应在主梁竖向位移、主梁压应力、主塔顺桥向位移、主塔顺桥向弯矩、斜拉索索力增幅等方面表现出一定的规律性,铁路活载引起的桥梁结构响应是公路活载的3.2~4.2倍;对于主梁和主塔,当铁路活载加载长度分别增加5.4%、22.2%、18.2%,结构响应对应增大35.90%~36.90%,8.27%~13.07%,4.40%~8.38%;对于斜拉索,活载作用下索力最大增幅位于跨中附近;按照偏安全的到发线长度加载比按照列车可能最大长度加载,在桥梁设计上更具有安全冗余度。研究成果可为超大跨度铁路桥、公铁两用桥的设计提供参考。     

郑州黄河公铁两用桥总体设计

郑州黄河公铁两用桥是跨越黄河的一座公铁两用桥,上层为双向6车道公路,下层为双线铁路客运专线,公铁合建段总长9.177km。主桥采用六塔单索面部分斜拉连续钢桁结合梁,主桁采用边桁倾斜的三片桁结构,引桥采用预应力混凝土箱梁。介绍该桥的主要技术标准,桥梁总体设计。     

公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式研究——以赣江公铁大桥西支主桥设计为例

以赣江公铁两用大桥西支主桥设计为例,研究一种适应上层8车道公路、下层对称双线铁路+4车道公路混合布置的主梁断面形式。提出带挑臂双索面箱桁组合断面、带挑臂单索面箱桁组合断面、矩形箱桁组合断面、矩形钢桁梁断面4种主梁断面方案,采用有限元软件分析各方案静动力性能及受力特点,综合考虑方案构造特点、技术指标、工程数量、公铁运营安全、景观效果等,确定该桥选用带挑臂双索面箱桁组合断面。该桥斜拉索最大索力16 000 kN,锚固在下层钢箱梁两侧,通过有限元实体分析对锚拉板和钢锚箱式两种索梁锚固形式进行比选研究,钢锚箱形式受力合理、应力水平低、经济性好,设计采用钢锚箱形式。带挑臂双索面箱桁组合断面桥面空间布置合理、下层公铁行车干扰小、梁端竖向变形最小、经济性好,是一种适应公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式。     

中国高铁标准在泰国的适应性分析

研究目的:中泰铁路合作项目采用中国高铁技术标准,为了确保项目的顺利实施,中国高铁标准需结合当地法律、政策和自然条件进行适应性调整,以便更好地与实际情况相结合,满足铁路工程建设运营的要求。本文从中泰铁路设计、施工、采购等方面进行对比分析,总结相应的适应性措施,对于指导境外铁路设计有较强的借鉴意义。研究结论:(1)中国高铁技术标准应结合项目所在国法律法规、政策和环境条件进行必要的适应性调整;(2)线路方案选择应高度重视土地私有化和环境保护的影响;(3)土建结构应结合当地施工方法、施工能力和机械设备配置等情况综合确定;(4)建筑材料应优先考虑当地供应,必要时可进行国际采购;(5)对于铁路外部接口工程,原则上由当地有关部门负责完成;(6)本文对境外铁路项目有较强的指导作用。     

承台高程提高对大跨度公铁两用斜拉桥的影响分析

海域环境下,承台高程是桥梁设计和施工中的关键技术指标之一,对结构整体静动力特性、施工组织和技术经济性等均存在影响。以平潭海峡公铁两用大桥元洪航道桥主跨532 m斜拉桥的N03号主墩为例,研究桥墩承台顶高程从-16.5 m提高至+5.0 m对大跨度公铁两用斜拉桥的影响。结果表明:承台高程提高后,各设计荷载作用下的塔底内力发生较大变化,而塔顶位移、主梁内力和位移变化较小;桩基自由长度增大,全桥纵向刚度出现一定程度降低且某些振型出现的顺序发生了变化。跨海桥梁下部结构设计时应综合考虑结构受力合理性、施工方案可实施性及经济性等因素。