高速铁路四线大跨钢桁斜拉桥主桁研究

目前四线铁路钢桁梁多采用三主桁型式,采用双主桁的四线铁路桥跨度多在200 m左右。当四线铁路钢桁梁采用双主桁时能适应最小线间距要求,减小主桁横向总宽度,并降低主桥和引桥的工程规模及邻近隧站工程量,因此研究双主桁大跨度钢桁斜拉桥在工程上具有重要意义。结合某高速铁路四线大跨钢桁斜拉桥主桁横断面布置及桁梁主要构造尺寸,从结构受力、技术经济指标、不同桁宽所引起的引桥规模等方面研究三片桁与两片桁的主要差别,合理推断出四线高速铁路钢桁梁最小桁宽。同时从主桁腹杆承受较大面外弯矩及用钢量等方面比较四线主桁腹杆采用三角桁与N形桁的区别。最终确定主桁梁采用桁宽24.3 m的双主桁、腹杆为三角形桁式的钢桁架。研究结果表明:四线双主桁钢桁斜拉桥应用到500 m左右大跨度桥中在技术和经济上是可行的。     

京沪高速大胜关桥钢桁梁段节段模型试验方法

京沪高速大胜关桥主桥是一座三主桁六线铁路钢桁梁(拱)桥,跨度为(108+192+336+336+192+108)m.采用混凝土与钢正交异性板相结合的整体桥面,多横梁体系,钢正交异性板与下弦杆焊连在一起.这种结构形式国内首次使用,结构构造和受力状态都较复杂.为考察钢桁梁段桥面系的受力状态、设计理论和方法的正确性,设计制作一个大比例的6节间节段模型,对节段模型模拟实桥不同受力区段的试验方法进行研究.通过采用不同的支承方式,分别模拟实桥正、负弯矩区的受力状态;通过桥面加载辅以节点补栽方式,解决了节段模型试验中"第一系统"受力不足的问题,使节段模型试验反映了实桥的受力状态.     

铁路变高度连续钢桁梁桥检修车结构设计

研究目的:桥梁养护和维修是保障桥梁寿命和行车安全的一项非常重要的工作,南昌枢纽东新赣江特大桥为变高度连续钢桁梁桥,也是目前我国跨度最大的铁路四线钢桁梁桥,本文旨在研究能安全爬坡、过跨,同时满足该桥起升高度大、横向跨度大、防电性能要求高等需求的检修设备结构设计方案。研究结论:本文研究的检修车结构方案:(1)通过电控插拔销装置,可实现检修小车步履式走行,无需作业人员到弦杆上操作,同时小车与轨道之间安装了反滚轮装置,提高了施工作业和走行的安全性;(2)通过将走行轮箱制作成拱形,实现了检修小车的过跨行走,一台检修车即可完成全桥检修工作,可有效降低成本;(3)侧面悬挂工作台采取轻质可伸缩的桁架式吊笼,并在桁架上采用限位保护装置,可实现上弦侧面及腹杆的全面、安全检修;(4)本文介绍的技术方案可供变高度、横向跨度大的同类型钢结构桥梁检修设备设计提供参考。     

正交异性板道砟桥面钢桁梁设计

以96 m正交异性板道砟桥面钢桁梁为研究对象,根据主桁下弦杆为拉弯构件的受力特点,设计中适当增大主桁下弦杆的竖向抗弯刚度。通过取消传统的钢混组合式道砟槽板,采用新型MMA防水体系+CAP轻质垫层+钢挡砟墙桥面系布置,减小二期恒载30%以上,有效减小了主桁用钢量。为了解决正交异性钢桥面板活载加载计算工作量大的问题,提出了正交异性板桥面系虚拟影响面加载法。钢桁梁的各项刚度指标分析结果表明:本桥具有较大的整体刚度,满足200 km/h的列车行车速度要求。结合桥址实际情况,在钢桁梁小夹角上跨既有铁路状况下,采用转体施工法进行钢桁梁架设。     

重载铁路大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计研究

对某重载铁路一座大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计的桥梁布置、拱肋截面及线形、拱肋横撑形式、拱上桥墩方案、施工方法等若干关键问题展开研究,通过有限元对桥梁的承载力、刚度、自振特性等方面进行计算分析,得出以下主要结论:(1)上承式钢管混凝土拱桥能很好地适应桥址地形、地质条件;(2)拱肋采用四肢桁式截面,横向内倾6.5°,拱轴线形采用m=3.0悬链线,具有较好的受力性能;(3)腹杆采用H形钢构件,与拱肋弦管采用大节点连接方式,能满足重载铁路疲劳性能要求。(4)钢筋混凝土排架式桥墩在受力、景观等方面是最优选择。     

思贤窖大桥四线铁路宽桁斜拉桥关键技术研究

研究目的:贵广铁路思贤窖特大桥主桥为(58.5+109.25+230+109.25+58.5)m四线铁路斜拉桥,为国内首座四线铁路采用两片主桁的大跨度宽桁斜拉桥。主梁采用两片主桁,桁宽24 m,主桁采用三角形桁式,桥面系采用带边纵梁和水平K撑的密横肋体系。本文对宽桁断面、桁式以桥面系构造和动力性能等关键技术进行了研究,为类似工程提供参考。研究结论:四线铁路宽桁斜拉桥,四线横梁跨度大,梁跨中、端部弯矩巨大,传递给主桁的面外弯矩较大。研究表明:无吊杆无竖向K撑横断面的三角形主桁桁式,有效地减小横梁跨度,同时每个下弦节点处的两根腹杆共同承受面外较大弯矩。带水平K撑和边纵梁的桥面系,通过改变力的传力途径,使主桁只受节点力,改善了横梁和主桁的受力。通过对宽桁断面、桁式以及对带边纵梁和水平K撑密横肋体系桥面系的创新性研究,成功地解决了四线铁路宽桁斜拉桥设计中的技术难题。     

刚性悬索加劲连续钢桁梁受力特性成桥试验研究

石济客运专线济南黄河公铁两用桥主桥采用了三桁式刚性悬索加劲连续钢桁梁的特殊结构形式,针对此桥梁的结构特点,开展了成桥专项试验研究。首先测试了外荷载作用下桥梁3片主桁挠度及相应杆件应力的横向分配。其次,测试了有砟轨道铁路桥梁正交异性桥面体系在列车局部轮载作用下各构造细节的受力特征。最后,对刚性悬索加劲钢桁梁上弦杆与加劲弦连接处特殊节点的受力特性进行了测试。实测结果表明:桥梁3片主桁横向具有较好的整体性;有砟轨道铁路桥梁的正交异性桥面体系各构造细节均未出现明显的应力集中效应;特殊节点板受力特征与有限元计算结果吻合,连接板圆弧倒角处应力较大。     

非对称超大跨度单线连续刚构设计与研究

研究目的:以新建铁路兰州至重庆线广元至重庆段的重点控制性工程朝阳嘉陵江右线大桥为例,对非对称超大跨度单线连续刚构的结构形式、结构受力情况、施工方法等进行具体分析和研究,为类似桥梁设计和施工提供参考。研究结论:(1)在桥墩设计时,采用纵向直坡,横向变坡的双壁墩,在保证结构有足够横向刚度的前提下可有效降低结构的纵向刚度,满足大跨连续结构的受力要求;(2)取消双薄壁中的横联,可使结构更轻盈美观;(3)在梁部设计时,优化纵向预应力的布置,取消腹板上弯束,依靠纵向预应力钢束和竖向预应力钢筋可克服主拉应力,避免大跨结构腹板的开裂。     

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。     

公铁两用三索面斜拉桥结构受力分析

三索面三主桁斜拉桥主跨跨度630 m,为公铁两用斜拉桥结构。钢桁梁采用N字形桁架,桥塔为菱形加倒Y形混凝土结构,塔高为225 m。为研究该桥结构的受力,建立该桥密横梁有限元模型,进行合理成桥状态模拟计算,分析各个工况下结构的内力和变形。结果表明:斜拉索最大应力为724 MPa,主桁竖向最大挠度为112.3 cm,梁端转角为1.98×10-3rad,主桁横向最大位移为4.8 cm。该桥在应力、稳定和刚度方面均满足规范要求。     

德大铁路黄河特大桥主桥钢梁结构设计

德大铁路黄河特大桥主桥为1-(120+4×180+120)m下承式变高度连续钢桁梁,需要满足近期单线、远期双线的Ⅰ级铁路行车要求,具有跨度大、结构高的特点。首先介绍主桥的总体布置,而后对设计中采用的变高度"N"形主桁、正交异性整体钢桥面板、空间上平纵联、阻尼器、桥面柔性防水保护层、钢轨伸缩调节器、钢梁防腐涂装要求都作了详尽的说明。最后对钢梁的悬臂施工过程、70t固定式桅杆起重机进行介绍。     

连续刚构与三肢桁式拱组合桥创新技术研究

研究目的:广珠铁路虎跳门特大桥主桥为连续刚构与三肢桁式拱组合结构。该桥为单线铁路桥,桥面宽度窄,主跨跨度大,大跨单线铁路桥梁结构的横向稳定性和后期徐变成为该结构的难题,本研究旨在从结构布置形式上找到合理的解决方案。研究结论:(1)创新采用外侧两管平行-内侧单管提篮内倾的三肢桁式拱,外侧平行两管用于张拉吊杆,内侧单管提篮内倾用于增强结构的横向稳定性,该结构分工明确,构件受力合理,可解决大跨单线铁路窄桥横向稳定性难题;(2)该组合结构通过主动调整吊杆张拉力,优化了恒载内力分配,减小了主梁截面上、下缘应力差值,可解决大跨度混凝土结构后期徐变控制的关键技术难题;(3)该桥式具有拱肋结构形式新颖、整体刚度大、经济美观等特点,可为类似铁路桥梁设计研究提供借鉴和思路。     

虎跳峡金沙江大桥方案研究

研究目的:虎跳峡金沙江大桥为丽香铁路的重点控制性工程。大桥桥址位于环境敏感区、高烈度地震区及断裂发育带,需要综合线路走线、环保、地形、地质情况及金沙江中游水电开发规划的影响,选择虎跳峡金沙江大桥的合理桥位及桥式方案。研究结论:(1)虎跳峡金沙江大桥的8号桥位416 m上承式钢桁拱桥是最优的工程方案,27号桥位(98+660+98)m钢桁梁悬索桥可以为规划中的水电开发预留条件,整体上经济、社会效应更好;(2)上承式钢桁拱桥承载能力高、刚度大、造型优美,适用于高山峡谷地形,但其拱肋位于结构下方,影响桥下蓄水及通航;(3)钢桁梁悬索桥抗震性能好,结构刚度能满足铁路列车的行车要求;(4)研究成果对于高山峡谷区大跨度铁路桥梁的桥位桥式比选有较好的借鉴意义。     

中俄同江铁路桥钢桁梁桥面系结构形式研究

研究目的:通常情况下,钢桁梁长度超过80 m时,桥面系应设置纵梁断缝,以减小桥面系参与结构主体的共同受力作用。同江黑龙江铁路特大桥中108 m钢桁梁桥面系采用纵横梁栓接先张法预应力混凝土套轨道床板的轻型桥面结构。为适应套轨道床板布置、提高轨道的平顺性及减少桥梁结构养护维修工作量,通过建立有限元模型进行对比分析,研究在该桥钢桁梁桥面系中设置连续纵梁的可行性。研究结论:(1)采用连续纵梁时,桥面系参与钢梁整体受力的作用增强,可缓解主桁特别是下弦杆的受力状态;(2)纵梁的轴拉力明显增加,从而引起横梁特别是端横梁的面外弯矩增大,水平挠度增大;(3)端节间撑架的设置,引起纵梁轴拉力小幅增加,但却大幅度减小横梁的面外弯矩及水平挠度,纵梁截面需适当增大,以适应其自身强度的需要;(4)按中、俄两国规范检算的结果表明,桥面系杆件受力满足两国规范要求,在本工程中设置连续纵梁可行;(5)本研究成果对桥面系设置连续纵梁的钢桁梁桥的设计具有一定的参考意义。     

小半径曲线大跨度正交异性桥面系双线简支钢桁梁设计研究

京沪高速铁路工程天津枢纽-城际联络线南仓特大桥位于R=700 m的小半径圆曲线上,该桥跨越京山Ⅰ线、京山Ⅱ线、南仓至京山Ⅰ线联络线和京山津浦上联铁路处采用了直线跨度为125 m的直梁外包正交异性桥面系简支钢桁梁。介绍其主桁结构形式、主桁杆件计算、桥面板计算、结构变形、动力计算分析及主要焊接工艺等。计算分析表明,由纵肋、横梁和盖板三者之间焊接组成的正交异性钢桥面大跨简支钢桁梁因其跨越能力大、刚度大、上建高度低、安装架设方便,对于解决施工场地异常困难、线路位于小半径等困难条件下跨越铁路问题是较好的解决方案。     

铁路钢桁梁桥疲劳检算三线系数

我国铁路正准备修建三线桥甚至四线桥,现行规范及研究只涉及到两线桥的疲劳检算。将三线铁路桥梁列车相遇的复杂随机过程问题简化为较简单的概率问题,推导出铁路三线钢桁梁桥列车两两相遇概率及相遇次数、三线相遇概率及相遇次数,通过模型处理和简化,推导出三线钢桁梁桥疲劳检算三线系数的近似计算式。算例说明,应用近似计算式将使三线钢桁梁桥的疲劳检算变得简单、方便。该研究思路和方法也为四线钢桁梁桥及更多线钢桁梁桥的疲劳检算多线系数研究提供依据。     

单线铁路大跨度整体节点简支下承钢桁梁设计研究

随着我国铁路速度目标值的提高,对桥梁结构刚度尤其是横向刚度提出了更高的要求,单线铁路跨度112 m钢桁梁在同类型桥梁中跨度较大,必须研究比较不同桁宽条件下结构的动力性能。焊接整体节点技术减少了高强螺栓用量,减小了工地拼接的工作量和工作难度。着重阐述了大跨单线铁路钢桁梁不同桁宽条件对车桥动力性能的影响,以及整体节点刚性的影响,分析了主桁桥面系以及平纵联的共同作用等。     

南京大胜关长江大桥桁拱部分节段模型试验研究

南京大胜关长江大桥是京沪高速铁路上一座三主桁六线铁路钢桁梁(拱)桥,采用混凝土与钢正交异性板相结合的整体桥面,多横梁体系,钢正交异性板与下弦杆焊连在一起。研究该桥桁拱部分1∶6的6节间拱段模型的设计原则、试验的主要内容及相应的结果分析,介绍为反映节段模型在全桥中受力状态而采用的桥面加载辅以节点加载的"组合加载"方式。试验考察道碴整体桥面的受力状态,试验结果表明节段模型设计正确,"组合加载"的方式能正确反映节段模型在全桥中的受力状态,验证了空间有限元分析的准确性。     

客运专线4线双桁钢桁连续梁桥面系设计研究

以南昌枢纽向莆引入东新赣江特大桥为工程背景,介绍客运专线4线双桁钢桁连续梁桥面结构的设计研究,比较研究非结合梁、半结合梁、全结合梁、正交异性板的优缺点。由于在大跨度钢桁梁结构上,正交异性钢桥面板技术上更加成熟、稳妥,正交异性板桥面系既能减小结构自重,减少主桁用钢量,又具有良好的耐久性,结合4线双桁的结构受力特点,得出"大纵梁、大横梁"的正交异性钢桥面板是客运专线4线双桁大跨钢桁梁桥面系合理可行的方案选择。     

城市快速路跨铁路跨度160m三主桁钢箱组合梁桥设计

武汉雄楚大街新建高架作为城市快速路,高架桥要跨越南环铁路光谷站咽喉区及在建的地铁2号线南延线,受平面条件及路线纵断面限制,跨铁路高架桥需要160 m跨度,桥面至梁底的结构高度不超过2.5 m。设计新建1-160 m钢桁梁(不等高三主桁)+钢箱梁组合结构,桁架横联采用椭圆形横撑,不设斜撑,横撑与上下弦杆以高强螺栓连接。采用在铁路以外现场拼装,顶推施工跨越铁路的方法,减小对既有铁路的干扰。运用Midas软件建立由桁架梁单元与钢箱板单元组合而成的全桥整体模型进行静力分析、稳定及动力分析和施工阶段分析,并对节点板等局部结构进行有限元细部分析。桥梁布置和施工方法满足边界条件,造型美观,各项计算指标满足要求。