济南黄河公铁两用桥主桥结构型式研究

研究目的:石济铁路客运专线济南黄河公铁两用桥为刚性悬索加劲连续钢桁梁桥,其结构形式在我国铁路桥梁上尚属首次采用,故以此为工程背景,对此种结构体系的主桁片数及公路桥面板的形式进行分析研究,为下一步的工作打下了良好基础,为类似桥梁的设计提供参考。研究结论:(1)与3片主桁方案相比,2片主桁方案桁架腹杆的最大轴力增加了24.1%,并且框架效应表现明显,竖杆的面外弯矩增加很大;(2)3片桁桥面系荷载传递直接,且提供结构刚度大,3片桁方案比2片桁方案挠跨比小14%,轨道中心部位的梁端转角低12%;(3)由于正交异性钢桥面板的结构自重较纵横梁混凝土组合桥面板的少35%左右,故结构受力有较大改善,前者比后者上弦杆杆件轴力最大值减少了34.6%,而腹杆杆件轴力最大值减小了10%左右。     

广佛江珠铁路劳劳溪水道主桥设计研究

广佛江珠城际铁路劳劳溪水道主桥跨越通航水域,采用孔跨布置为(110+204+110)m的连续梁-钢桁组合结构。主梁采用变高度单箱双室预应力混凝土箱梁;中跨混凝土梁部设置加劲桁,与主梁采用外接式节点连接,节点板一半外露,采用高强度螺栓与腹杆连接,节点板另一半伸入主梁,采用PBL键与混凝土连接。采用有限元法建立全桥模型,确定加劲桁设置范围及桁高,研究加劲桁对结构刚度和内力的影响,并分析主桥静力、动力特性。结果表明:加劲桁高12 m,宽11 m,长168 m;连续梁-钢桁组合结构受力合理,通过设置加劲桁提高了桥梁竖向刚度、改善了梁端转角;该结构可有效降低结构建筑高度,满足机场限高要求,具有优良的动力性能和可靠的稳定性,各项设计计算值均满足规范和列车高速运行对桥梁设计的要求。     

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。     

京广高铁联络线160 m四线混合连续梁桥设计及关键技术

京广高铁联络线流溪河特大桥主桥采用(70+160+70) m四线混合连续梁方案跨越流溪河。该桥为四线铁路钢混混合梁式桥,文中介绍了该桥工程概况、结构构造及主要计算结果。为确定四线铁路混合连续梁桥的关键技术,采用结构分析软件对该桥等效跨度、边中跨比、钢梁长跨比等结构参数进行对比研究,得出0.875倍预应力混凝土连续梁跨度为等效跨度、0.45～0.5的合理边中跨比、0.35～0.4的合理钢梁长跨比等结论。该桥中跨跨中设63 m钢梁,截面采用易于运输、施工方案更灵活的分离双箱钢梁截面,提高了结构适应性;中跨钢梁的设置减小了结构自重和梁高,提高了桥梁的跨越能力,减少工后徐变;中跨中钢梁替换常规混凝土梁,大大减小了主跨自重,边跨长度可进一步减小,有利于满足高速铁路刚度要求;钢梁采用整体吊装施工方案,减少了悬灌节段数,缩短了施工工期,为铁路高速发展提供了便利。     

高速铁路跨度132m再分式简支钢桁梁设计研究

西成高铁上跨西宝高铁及福银高速公路,与西宝高铁夹角仅14.2°,建桥条件复杂,经方案比选后采用1-132 m再分式简支钢桁梁。本桥是西成高铁重难点控制性桥梁工程,是国内首座高速铁路铺设无砟轨道的最大跨度简支钢桁梁桥。对本桥的关键技术问题进行研究,详细介绍本桥的主桁结构形式、杆件尺寸、联结系、桥面系、主桁计算模型及其计算注意事项、主桁及桥面系计算结果、动力分析结果、预拱度的设置、施工方案等。研究结果表明:再分式钢桁梁有效提高结构刚度;采用的正交异性板结构设计参数合理可靠;通过采取梁端设置过渡梁的措施,满足无砟轨道高速行车的要求;桥梁的强度、刚度、疲劳及动力性能等均满足高速铁路规范的要求。     

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。     

大跨度铁路连续钢桁拱桥设计研究

尖扎黄河特大桥建设条件复杂，综合考虑桥址环境、通航、行洪和环境保护要求，采用（141+366+141） m连续钢桁拱桥一跨跨越黄河。从主桁桁式、节间长度、拱顶桁高、加劲弦高度、矢跨比、边跨长度、桥面结构形式、施工压重等方面对连续钢桁拱桥的受力、变形、用钢量进行了对比分析。结果表明：连续钢桁拱桥主桁桁式采用P式，拱顶桁高10 m，采用12 m和15 m相结合的节间长度，主梁系杆从拱肋下弦第三个节点通过，加劲弦高度28.59 m，矢跨比1/3.85，采用正交异性钢桥面时，结构受力合理、整体刚度大且美观经济；在满足梁端转角限值的情况下，边跨长度取141 m能够节省施工压重。依据比选出的结构参数和构造形式，对主桥进行了设计。     

主桁整体可展铁路抢修梁研究

为解决既有铁路梁部抢修器材承载力低、通车速度慢、拼装效率低、存储运输不便等问题，进行主桁整体可展的铁路抢修梁研究。根据可展结构的特点，该抢修梁通过杆件与销轴的配合连接，使其主桁构架形成平行四边形多连杆可变机构，从而实现折叠与展开；整孔抢修梁由可展桁架构件、Z型或L型端构架、平纵联等模块组成，不同数量可展桁架构件与对应的端构架拼组可使抢修梁适应不同跨度、梁高、荷载类型的抢修工况；运用ANSYS软件和多体动力学软件UM进行该主桁可展抢修梁静力、模态以及动力响应分析。结果表明：抢修梁跨中上弦杆、梁端内斜腹杆、梁端销轴对抢修梁的安全性起控制作用；抢修梁静力和动力响应均随主桁片数的增多而逐渐降低，多片主桁组成的抢修梁更安全；抢修梁自振频率随主桁片数的改变而变化；抢修梁横向抗弯刚度较弱，增加主桁片数可提高抢修梁的横向和扭转自振频率，但对竖向自振频率提高不明显；抢修梁和车辆响应均随车速的提高而非线性增大，二者的响应共同决定抢修梁最大容许通车速度，增加主桁片数可提高抢修梁的通车速度。     

跨营运铁路双层公路钢桁腹-板桁组合桥施工方案设计

以某上跨营运铁路2×85 m双层公路连续钢桁腹-板桁组合桥为背景，针对混凝土与钢结构施工先后顺序提出3种主梁施工方案：方案一为先浇筑混凝土，再拼装钢结构；方案二为先拼装全部钢结构，再浇筑混凝土；方案三为先拼装钢主桁，再浇筑混凝土，最后安装钢桥面板。通过建立有限元模型，对比分析3种方案在施工及运营阶段结构的受力性能，并对其转体施工安全性及临近既有线防护进行设计分析。结果表明：（1）方案一受力性能最优，但3种方案混凝土及钢结构应力均能满足规范要求，且应力水平差别较小；（2）综合考虑施工难易程度、施工风险、施工经济性、对铁路运营安全影响等因素，本桥采用方案二施工；（3）转体施工选用竖向承载力2.9万t级球铰，转体过程中结构的强度、刚度及稳定性均满足要求；（4）本桥采用的地基加固处理、防倾覆措施等一系列设计，确保临近既有线施工的安全性，可为后续此类临近既有线双层转体桥施工提供参考。     

南京大胜关长江大桥三桁钢桁梁施工技术

南京大胜关长江大桥是京沪高速铁路的重点工程,主桥采用三主桁空间桁架结构,该桥结构新颖,技术含量高,建设规模大。钢梁刚度、重量大,安装支点反力大,悬臂跨度长,合龙端挠度、转角大,合龙点多,钢梁施工难度大。介绍了南京大胜关长江大桥六跨连续三桁钢桁拱桥在吊索塔架及三层平索的辅助下从两侧往跨中架设、跨中合龙的施工技术,以及主跨和边跨合龙所采用的＂长圆孔＋圆孔＂合龙铰技术,可为类似桥梁的施工提供一定的借鉴作用。     

沪通铁路时速200km客货共线通用32m双线箱梁静载试验研究

沪通铁路在国内首次采用时速200 km客货共线通用32 m双线箱梁,并在铁路预制简支箱梁中首次采用大吨位锚具,降低了箱梁的腹板厚度。但其关键技术需要进行现场试验验证,为此开展了箱梁的静载试验研究,试验内容包括静载弯曲抗裂试验和梁端受力性能试验。试验结果表明:箱梁实测静活载挠跨比为1/4 016,箱梁刚度满足设计要求;加载至1.2倍设计荷载时,箱梁没有开裂,结构抗裂安全性满足设计要求;梁端静载试验加载至最大支反力时,梁端没有产生裂缝,结构受力安全。试验结果表明箱梁设计合理,施工质量良好,满足时速200 km客货共线使用要求。     

东新赣江特大桥主桥设计研究

研究目的:东新赣江特大桥是向莆铁路和杭(州)南(昌)长(沙)高铁引入南昌西客站的控制性工程。该桥具备多线、宽桁、重载、大跨、高速等特征,为确保大桥设计方案合理可行,本文对桥梁的桁式、桁片、横联、防水保护层以及构造细节等进行研究。研究结论:(1)采用上弦二次抛物线曲线变桁高的桁式立面,满足了桥位、受力、景观的需要;(2)跨度200 m的四线铁路钢桁梁桥,宜优先选择四线双桁方案;(3)带K撑和吊杆的横向传力横联并匹配纵横梁正交异性板钢桥面系,可有效解决横向跨度过大的问题;(4)铁路钢桥面防水保护层采用双层环氧沥青混凝土柔性复合结构体系可较好地满足相关要求;(5)在构造细节方面,设计的"亚"字形杆件断面能适应受力横联与主桁的连接需要;(6)该研究结论可在铁路多线钢桁梁桥设计中推广应用。     

城际铁路跨度160 m简支钢桁梁设计及技术创新

设计时速200 km城际铁路采用160 m下承式简支钢桁梁上跨贵广、南广及广茂铁路,对主桥总体布置、主桁构造、桥面系及下部结构进行介绍,利用Midas/Civil建立空间有限元模型,对该简支钢桁梁结构进行静力分析、动力特性计算以及施工方案设计,各项计算结果均满足规范要求。     

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。     

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。     

时速250km城际铁路跨度31.5m简支箱梁试验研究

介绍时速250 km城际铁路单箱单室整孔箱梁的设计及其试验研究情况,特别在箱梁试验研究过程中,针对箱梁运营工况和施工架设工况的分析,开展了箱梁跨中弯曲静载试验和梁端受力性能试验研究,试验过程中充分考虑了箱梁剪力滞的影响,确定了箱梁加载试验的剪力滞系数和挠度修正系数等试验参数,通过空间模型理论计算分析和实体试验梁静力测试结果的对比,验证了箱梁能够满足现行铁路设计规范对结构变形和静力使用性能的要求,为单箱单室城际铁路箱梁推广使用提供科学依据。     

主跨40 m跨座式单轨交通连续钢箱轨道梁优化设计

以某市云轨示范线一主跨40 m连续钢箱轨道梁为工程背景,利用直接网格搜索法原理,采用双变量优化设计法,应用有限元软件ANSYS计算分析所选结构体系的力学特性。以梁高、边跨与中跨比为设计变量,以主梁挠度、竖向基频、梁端转角、应力为约束条件对结构进行优化,确定使结构材料用量最少的最优结构体系。研究结果表明,梁高为2.4 m、边跨与中跨比为0.6是最优方案。该方案的结构受力及变形更加合理,最大限度地发挥了材料的作用,且施工难度较小,施工周期较短。     

大跨简支钢桁梁桥-轨道系统地震响应特性研究

客货共线铁路大跨简支钢桁梁桥具有跨度大、活载重等特点,本文以156m简支钢桁梁桥为例,建立考虑相邻桥梁、路基和梁轨间非线性滞回特性的大跨简支钢桁梁桥-轨道系统仿真模型,分析纵向行波效应和竖向地震作用下大跨简支钢桁梁桥-轨道系统动力响应特征,探讨震前温度变化对系统地震响应的影响规律。研究表明:行波效应使钢桁梁桁架轴力、梁端相对位移及钢轨应力显著增大,对大跨简支钢桁梁桥和桥上无缝线路的抗震均有不利影响,轨道结构的存在进一步增大钢桁梁桁架轴力响应;桁架轴力响应对视波速极为敏感;钢轨应力随视波速增大而逐渐减小,并趋于一致激励下响应;震前温度变化对轨道应力影响显著,应予以考虑;对本桥而言,与顺桥向激励相比,竖向激励下桁架最大轴力增大1.5倍(拉)和0.8倍(压),钢桁梁段钢轨应力最大值减小42%。     

下承式密布横梁体系钢桁结合梁桥受力性能分析

下承式钢桁结合梁桥通过桥面板与主桁结构的连接形成稳定的空间结构,使得桥梁的刚度,特别是面外抗弯刚度得到了有效提高。密布横梁体系的下承式钢桁结合梁桥则取消了纵梁,增加了节间横梁,改善了桥梁结构主桁的受力情况。本文以跨度64 m的密布横梁式钢桁结合梁桥为例,通过静、动载试验和有限元分析,研究了该结构体系的受力特性。研究结果表明:该桥一阶横向自振频率满足规范要求;且由于桥面板与下弦杆形成的整体共同承受外部荷载,在30 t轴重荷载作用下弦杆与横梁受力较小,最大应力分别为26.39,30.73 MPa,并有效减小了下弦杆挠度,实测挠跨比远小于限值;混凝土桥面板以受拉为主,顺桥向最大应力为3.53 MPa。该桥动力性能良好,跨中横、竖向振动特性均满足规范要求,满足30 t轴重重载运输要求。     

客运专线双线64m PRC简支梁节段预制3200t造桥机整孔架设施工技术

研究目的:为了研究大跨双线铁路64mPRC简支箱梁施工技术,研究钢桁架现浇挠度大和收缩徐变的影响,确保大跨混凝土简支梁成桥质量。研究结果:温福铁路白马河大桥双线64m简支混凝土箱梁,采用节段预制,3 200t造桥机整孔架设、现浇湿接缝和张拉控制达到了设计目的,控制了张拉时钢桁架梁对混凝土梁体反作用力的影响,成功实现了双线铁路大跨简支梁施工技术。