高速铁路高低塔混合梁斜拉桥设计研究

为了研究不对称混合梁斜拉桥在高速铁路上的适应性,以阜淮高铁颍河特大桥为例,结合控制因素开展方案设计和结构设计。受通航、防洪及线路纵断面条件限制,主桥采用(31+73+230+114+40) m高低塔混合梁斜拉桥方案,主跨、大里程边跨分别跨越主、副通航孔,孔跨布置与航道要求相适应,梁高满足线路高程和净空要求。主桥采用半漂浮体系,在高塔侧设置纵向固定支座,双塔纵向设置黏滞阻尼器。通航孔上方主梁采用钢混结合梁,其余跨主梁采用混凝土梁,桥塔采用H形花瓶塔,斜拉索采用扇形布置。建立静动力模型,对该桥进行静力、稳定性、抗震、抗风、风车桥耦合计算分析,研究结果表明：主桥结构受力合理,静动力各项指标均满足规范要求,结构安全可靠,主梁刚度较大,满足无砟轨道铺设要求。     

福厦客专乌龙江特大桥主桥主梁设计

根据桥址处地形、地貌、线路条件等要求，福厦客专乌龙江特大桥孔跨布置为(72+109+432+56+56)m,该桥中跨主梁采用钢箱梁，边跨部分区域主梁采用预应力混凝土箱梁，是国内外最大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥。主梁采用双主梁+密横梁体系，钢混结合段采用梯形填充混凝土前、后承压板式钢-砼接头构造。采用有限元分析方法，对结构刚度变形以及主梁的受力开展研究，计算结果表明，该桥主梁强度、刚度及抗风稳定性均满足规范要求，具有良好的静、动力特性。该桥型结构优美经济，可为今后桥梁设计提供借鉴和思路。     

重载铁路部分斜拉桥结构参数分析

以蒙华重载铁路主跨248 m部分斜拉桥为例,采用有限元分析理论,分析在该跨度范围内部分斜拉桥应用于重载铁路的适应性及特殊性。对该桥结构体系、主梁梁高、预应力次内力、桥塔刚度、桥塔高度及索塔梁刚度匹配等结构参数进行比选研究,确定合理布置形式。结果表明:(1)该重载铁路部分斜拉桥采用塔梁固结、墩梁分离体系,主墩支座采用双1 90 000 kN超大吨位球形钢支座;(2)主梁中支点—跨中梁高采用13 m-6 m组合为优;(3)短预应力钢束时弯矩近似矩形分布于预应力钢束布置区域,次内力较小;长预应力钢束次内力弯矩近似呈三角形分布,次内力影响明显;(4)桥塔尺寸主要由索鞍等构造及桥塔本身受力控制,其刚度对结构整体受力及刚度影响均较小;(5)为提高跨中截面等控制性区域结构受力性能,桥塔采用高塔型体系,高跨比1/4.35;(6)结构整体刚度主要由主梁提供约占67%,主塔及拉索对整体刚度贡献值为33%,主塔及拉索对刚度影响因素主要为桥塔高度。     

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。     

大纵坡小曲线半径转体斜拉桥在郑万铁路桥梁中的应用

新建郑万铁路联络线特大桥跨越郑西高铁采用2×138 m独塔斜拉桥方案,为预应力混凝土曲线斜拉桥,采用支架现浇后转体就位施工。考虑到曲线梁转体不可避免存在大横向偏心的边界条件,采用刚塔柔梁的设计理念,增加主塔刚度、优化主梁断面形式,大大减小了球铰横向偏心距。介绍独塔转体施工斜拉桥设计方案,并根据实际施工阶段建立有限元模型计算分析,确定结构的合理形式,计算拉索、主梁、桥塔等结构应力、刚度、稳定性等设计参数。结果表明:(1)该桥主体结构应力、变形等均满足规范要求;(2)曲线斜拉桥采用支架现浇后转体施工,横向需设置预拱度;(3)上跨高速铁路,采用转体斜拉桥方案能有效降低梁高。     

主跨532m混合梁斜拉桥总体设计

广佛江珠城际铁路西江特大桥主桥为(50+60+60+60+532+60+60+60+50)m的钢箱混凝土混合梁斜拉桥,结构采用半漂浮体系,主梁和桥塔之间设置阻尼器。钢混结合段位置位于主梁中跨距桥塔20 m处,即主跨492 m采用钢箱梁,其余主桥范围均采用单箱三室混凝土梁;桥塔采用花瓶形混凝土结构,塔总高187 m,上塔柱设钢锚箱锚固斜拉索;斜拉索采用1 670 MPa的平行钢丝,双索面扇形布置,最长拉索299.5 m;基础采用大直径群桩基础。混凝土梁采用悬臂对称施工,节省了大临工程的设置;钢箱梁采用节段吊装施工法;边墩及辅助墩均采用圆端形空心桥墩。本桥的设计丰富了铁路斜拉桥的形式,有利于混合梁斜拉桥在铁路桥梁中的推广及应用。     

福厦客运专线乌龙江特大桥主桥方案研究

福厦客运专线乌龙江特大桥跨越乌龙江,为新建福州至厦门客运专线铁路重点控制工程,主桥桥址建设条件复杂,孔跨布置边界条件较多。为选取合理的主桥桥式方案,遵循"安全、实用、经济、美观"的设计原则,对高低塔混合梁斜拉桥、钢桁梁悬索桥两种桥式方案进行对比分析,综合考虑施工难度、景观效果、工程造价等因素,选定(72+109+432+56+56)m高低塔混合梁斜拉桥为推荐方案。该桥建成后,将成为世界上首座大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥。     

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。     

高速铁路无砟轨道混合结合梁斜拉桥设计研究

广湛铁路东平水道主桥采用(67.5+60+60+350+60+60+67.5) m双塔双索面混合组合梁斜拉桥，半漂浮结构体系。主梁采用混合主梁；桥塔采用带弧A形桥塔，塔高分别为149,147 m;全桥共布置144根斜拉索，斜拉索采用锌铝合金涂层平行钢丝拉索。东平水道主桥受力合理，提升了钢-混凝土混合梁斜拉桥在高铁无砟轨道桥梁中的适用跨度。边跨采用混凝土梁提高结构刚度改善梁端转角；中跨采用开口钢箱梁及预制桥面板的结合梁，节省用钢量，且结构刚度较大。对该桥抗风、风-车-桥系统空间耦合振动、无砟轨道适应性、抗震性能进行研究，结果表明，各项性能均满足规范要求，能够满足高速铁路无砟轨道对结构安全性和行车舒适性的要求。提出复杂建设条件下高速铁路无砟轨道混合结合梁斜拉桥的施工工法，能有效提高施工质量、缩短建设工期。     

大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥桥塔设计

福厦高铁乌龙江特大桥孔跨布置为(72+109+432+56+56)m,是国内外首次设计的高速铁路大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥。为优化桥塔设计,通过对桥塔塔形、刚度、塔高匹配、索塔锚固体系等方面进行研究分析,提出合理的设计思路、方法,确定花瓶形塔形和合理的高低塔桥塔设计。受力分析表明,桥塔受力性能均满足规范要求。     

大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥桥塔设计

福厦高铁乌龙江特大桥孔跨布置为（72+109+432+56+56）m,是国内外首次设计的高速铁路大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥。为优化桥塔设计,通过对桥塔塔形、刚度、塔高匹配、索塔锚固体系等方面进行了研究分析,提出了合理的设计思路、方法,确定了花瓶形塔形和合理的高低塔桥塔设计。受力分析表明,桥塔受力性能均满足规范要求。     

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%。     

大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥桥塔设计

福厦高铁乌龙江特大桥孔跨布置为（72+109+432+56+56）m，是国内外首次设计的高速铁路大跨度四线铁路高低塔混合梁斜拉桥。为优化桥塔设计，通过对桥塔塔形、刚度、塔高匹配、索塔锚固体系等方面进行了研究分析，提出了合理的设计思路、方法，确定了花瓶形塔形和合理的高低塔桥塔设计。受力分析表明，桥塔受力性能均满足规范要求。     

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。     

包银高铁乌海黄河桥主桥方案研究

结合包银高铁乌海黄河桥桥址"季节温差大、地震烈度高、洪凌汛期长、跨度要求特殊、通航要求高"的边界条件,运用调研分析、有限元计算和对比研究等方法,从桥式、梁塔结构形式、抗震约束、轨道平顺性和施工等方面对该桥主桥方案进行研究。结果表明:主桥采用花瓶型桥塔、孔跨布置为(80+80+310+80+80) m的半漂浮体系混合箱梁斜拉桥方案的技术经济效果最佳;混合箱梁具有良好的抗震性和经济性,是高烈度震区斜拉桥主梁的优选方案;花瓶型桥塔与桥址的S形河道有较好的适应性,由此产生良好的经济性能;由大位移球形钢支座、主塔和辅助墩设置的阻尼器、边墩和辅助墩设置的横向防落梁组成综合抗震约束体系,能有效减小结构的地震内力,且可降低主桥造价约4%;主桥具有较好的轨道平顺性,按40和60 m弦计算的高低不平顺分别为3.76,7.77 mm,轨向不平顺分别为2.34,4.43 mm,按时速250 km运行时,乘坐舒适性均在"良好"以上;"梁端提梁、桥面运梁、悬臂拼梁"的施工方案能够降低主梁施工与黄河渡洪、渡凌的相互影响,可缩短工期约5个月,同时能保证施工过程桥梁结构的受力安全。     

武汉天兴洲公铁两用长江大桥正桥的设计

武汉天兴洲公铁两用长江大桥是我国客运专线建设正式启动最早的工程,正桥包括南汊桥和北汊桥两部分。南汊斜拉桥主跨跨度504m,是世界上跨度最大、设计载荷最大的公铁两用斜拉桥。斜拉桥首次采用三片桁架主梁三索面新结构,斜拉索为我国国内最大,单根索力为1.25×104kN,采用纵横梁桥面系,深水基础首次采用断面3.4m的大直径钻孔灌注桩,主墩承台最大平面尺寸65.3m×39.8m。北汊80m跨主梁采用预应力混凝土连续梁,40.7m跨铁路主梁采用等高度预应力混凝土连续箱梁,40.7m跨公路主梁采用等高度预应力混凝土连续箱梁。     

粘滞阻尼器对钢桁梁斜拉桥纵向振动响应的影响分析

桂平郁江特大桥是南宁至广州铁路的重点工程之一,位于西江航运干线贵港至桂平河段,跨郁江主桥为(36+96+228+96+36)m五跨连续钢桁斜拉桥。设计速度250 km/h,为有砟轨道双线桥梁。由于桂平郁江钢桁斜拉桥的主梁和桥塔间采用纵向无约束的漂浮体系,列车制动及地震会引起主梁纵向较大的振动位移和桥塔根部较大的纵向弯矩,影响桥梁的正常使用和安全。文章以桂平郁江钢桁斜拉桥为例,对钢桁梁斜拉桥在列车制动力和地震作用下,粘滞阻尼器对结构振动响应的影响进行了详细的分析,结果表明:粘滞阻尼器能显著减小列车制动及地震作用下主塔塔顶位移及主梁位移,具有较好的减振效果;粘滞阻尼器能较好控制结构在塔梁连接处的内力,特别对主塔控制截面的弯矩及剪力改善较为明显,能够保证大桥的正常运行和安全。     

大跨度混合梁斜拉桥-轨道系统受力特性

研究目的:考虑结构刚度-质量不平顺、热膨胀系数、导热率等差异,为研究大跨度混合梁斜拉桥与轨道系统的非线性互制作用,基于梁轨相互作用原理,采用带刚臂的梁单元模拟梁体,用非线性杆单元模拟梁轨接触,并与UIC算例对比以验证其正确性。以(2×57. 5+172. 5+600+4×57. 5) m跨西江混合梁斜拉桥为例,建立考虑桥塔、拉索、主梁、轨道以及相邻桥跨的高速铁路大跨度混合梁斜拉桥梁轨相互作用模型,分析温度、活载、列车制动以及地震作用下斜拉桥上无缝线路纵向力的分布特征,并对关键设计参数的影响进行探讨。研究结论:(1)在斜拉桥两端设置钢轨伸缩调节器可大幅降低梁端处钢轨温度应力峰值,钢轨温度应力主要由温升幅度较高的钢箱梁段控制;(2)竖向活载和列车制动作用下桥塔均承受着较大的水平力;(3)地震作用下,斜拉桥跨中钢轨也承受着较大的应力,梁段质量分布情况对钢轨应力和位移具有较大的影响;(4)塔梁相接处设置的黏滞阻尼器可有效减少列车制动和地震过程中桥塔承受的纵向力;(5)本研究成果对大跨度混合梁斜拉桥关键结构设计优化具有参考价值。     

东平水道斜拉桥钢箱梁设计研究

跨东平水道特大桥为独塔双索面钢-混混合梁斜拉桥,跨径组成为(35.0+260.0+51.5+66.0+62.5)m。钢主梁采用分离式流线形扁平钢箱梁,正交异性钢桥面板。对钢箱梁剪力滞,桥面系二、三体系应力,钢箱梁扭转等问题进行研究,确保结构受力安全可靠。同时,通过数值分析验证了设计的可靠性。此设计符合技术先进、安全可靠、经济合理等设计原则,其构造形式及分析方法可供类似结构借鉴。     

斜拉桥超高索塔施工几何测量与监控技术研究

新建广州南沙港铁路西江特大桥跨西江主桥为(2×57.5+172.5+600+4×57.5) m混合梁斜拉桥,主跨600 m跨越西江。两个主塔设计采用H型塔,高度分别为208 m和200 m,塔柱施工采用液压爬模分节浇筑。本文重点介绍了西江特大桥H型索塔施工测量及监控相关技术,重点对劲性骨架精确定位、索导管精确定位、钢锚梁精确安装、塔柱倾斜度测量等方法进行了阐述,提出了索塔倾斜测量预偏、钢锚梁支撑转固结、实时应力自动监控的方法,以期为类似高塔施工测量提供借鉴。