高速铁路大跨连续刚构柔性拱组合桥梁设计

研究目的:以商合杭铁路淮河特大桥(112+228+112) m连续刚构-柔性拱桥为工程背景,研究大跨连续刚构-柔性拱桥的总体及构造、拱肋及吊杆的受力、大跨刚构体系桥梁主墩的受力、桥梁变形对铺设无砟轨道的适应性、车桥耦合动力分析等,系统研究和总结大跨连续刚构-柔性拱桥特点,为大跨度连续刚构-柔性拱桥在高速铁路中的应用提供参考和借鉴。研究结论:(1)连续刚构-柔性拱桥刚度大,受力性能和经济性能优良;(2)通过优化纵向预应力钢束布置并在柔性拱的辅助作用下,能够控制主梁的徐变位移,为无砟轨道的铺设创造良好条件;(3)在考虑主梁徐变、温度等各种位移工况下的主梁附加不平顺后,车桥耦合动力响应分析表明桥梁能够满足列车高速行车的安全性和乘坐舒适性要求;(4)本研究成果可应用于高速铁路大跨度无砟轨道桥梁设计。     

商合杭高铁淮河特大桥(112+224+112)m连续梁拱设计及关键技术研究

连续梁拱组合桥结构刚度大、动力稳定性好、跨越能力大、造型美观、施工方便,已经在高速铁路建设中得到较为广泛的应用。淮河特大桥跨东淝河主桥采用(112+224+112) m连续梁拱组合桥,其224 m的主跨与同类项目比在跨度上有更大的突破,是目前时速350 km无砟轨道同类项目的最大跨。简要介绍该桥的工程概况、主要技术标准、结构尺寸及主要计算结果,重点介绍设计技术难点及技术关键点,可为同类工程设计提供借鉴。     

常益长铁路沅江特大桥(34+118+240+118+34)m矮塔斜拉桥设计

常益长铁路沅江特大桥主桥采用(34+118+240+118+34)m矮塔斜拉桥跨越沅江航道,塔梁墩固结体系。主梁采用预应力混凝土直腹板变高箱梁,单箱双室截面;桥塔采用双柱式钢筋混凝土结构,高跨比1/5.16;斜拉索采用强度为1 860 MPa的钢绞线拉索,每塔柱设10根索,扇形平行双索面;主墩采用圆端型双肢薄壁墩,采用低桩承台,群桩基础。通过空间有限元软件对主桥静力及动力性能、抗震性能、局部构造等进行结构安全性分析,并采用车-桥耦合振动分析验证主桥行车舒适性是否满足要求。结果表明,本桥具有良好的刚度及承载力,各项指标满足相关规范和铺设无砟轨道要求,为同类大跨无砟轨道桥梁的设计研究提供参考和借鉴。     

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。     

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。     

阜淮高铁高低塔混合梁斜拉桥方案研究

阜淮高铁跨越颍河节点受航道等级、通航孔布置及线路纵断面条件限制,主桥需采用主跨230 m、边跨114 m的不等跨低高度桥梁结构。为选择合理的桥梁方案,分别对高低塔斜拉桥、独塔斜拉桥、连续钢桁梁柔性拱桥3个方案,从桥梁结构选型、力学及变形指标、施工及工程投资等方面进行综合比选;并对高低塔斜拉桥钢混结合段位置进行了比选和参数分析。研究结果表明：推荐采用(31+73+230+114+40) m高低塔混合梁斜拉桥方案,能很好地满足主副通航孔设置和低梁高要求,具有较大的结构刚度,对无砟轨道适应性好,且经济性较优;针对不等边跨各自受力特征,推荐不对称设置结合段位置,230 m和114 m跨采用结合梁,其余采用混凝土梁,结构经济合理;结合段远离主塔或辅助墩,结合段内力减小,但主梁内力增大,结合段变形增大;通过分析合理选择结合段位置,使结合段和主梁受力合理、静活载响应小、施工便利。     

郑万铁路跨南水北调干渠特大桥主桥绿色设计研究

郑万铁路在南阳市方城县跨越南水北调干渠,主桥采用(74+160+74)m连续梁拱桥,为国内首座跨南水北调时速350 km高铁桥梁。为避免主桥施工和运营期对南水北调干渠水质产生影响,从绿色桥梁建设的基本思想入手,通过对主桥桥梁方案、绿色设计方案、绿色施工方案和结构受力进行设计研究,结果表明:(1)主桥采用160 m主跨,一跨跨越南水北调干渠,两侧主墩设置于干渠围栏外侧,对干渠主体结构没有影响;(2)主梁采用全封闭挂篮悬浇施工,拱肋采用桥面矮支架拼装竖转合龙方案,可保证主桥施工期间对南水北调干渠水质不产生影响;(3)在主梁内部设置纵向排水管收集桥面雨水,引至南水北调干渠影响范围以外,且在主桥范围内箱梁两侧设置防抛网,可保证运营期间对干渠水质不产生影响。     

市域铁路大跨度桥无砟轨道 竖向变形控制

为解决在市域铁路大跨度桥梁铺设无砟轨道的难题,以温州市域铁路 S3 线永宁大桥(140+200+260+140) m 为例,提出了市域铁路大跨度桥梁铺设无砟轨道竖向变形控制标准,建立了车-轨-桥耦合系统动力仿真模型, 并开展多种工况下桥梁、轨道动力响应分析。结果表明：桥梁挠跨比、竖向变形曲率半径、梁端转角、轨面平顺 性等指标均满足铺设无砟轨道技术要求;列车按设计速度通过永宁大桥时行车安全性和舒适性指标均满足要求; 对温度荷载作用下桥梁温度变形曲线进行评估,10 m 弦轨道高低不平顺满足规范要求。研究成果可为市域铁路大 跨度桥梁铺设无砟轨道提供参考。     

高速铁路大跨度空腹式连续刚构设计

银西高铁漠谷河2号特大桥桥高114 m,为适应桥高并结合地形起伏要求,主桥采用(120+210+120)m预应力混凝土空腹式连续刚构桥,主梁为拱形V撑与箱梁截面的新型组合结构形式,该结构为铁路预应力混凝土桥梁跨度之最。采用Midas软件对主桥进行结构计算,模拟悬臂浇筑法施工,辅助以临时扣锁和支架,使V撑上下弦可以同时施工。计算结果表明,该结构增加了结构的跨越能力,减少了跨中收缩徐变上拱值,在施工及运营阶段的刚度、强度均满足规范要求,具有良好的动力特性。该结构采用柱板式空心墩与主梁固结,线性优美,工程经济,结果可为铁路大跨高墩桥梁设计和施工提供参考。     

高速铁路主跨450m斜拉桥应用无砟轨道可行性研究与设计优化

大跨度桥梁铺设无砟轨道现已成为扩大无砟轨道应用范围的又一技术难题，因此研究大跨桥上铺设无砟轨道的可行性十分必要。以某高速铁路主跨450 m大跨斜拉桥为例，针对无砟轨道应用的可行性及轨道结构设计参数进行研究，从而为大跨度桥上无砟轨道应用及结构设计提供理论依据。主要结论如下：(1)在大跨桥梁活载、温度等变形条件下，无砟轨道各静、动力学指标均能满足安全服役要求，主跨450 m斜拉桥应用无砟轨道可行；(2)温度组合荷载作用下，桥梁主跨竖向变形曲率半径最小值为191 771 m,满足行车舒适性要求；(3)橡胶弹性垫层可有效协调轨道结构层间变形，显著降低底座动力响应，建议弹性垫层刚度取0.10 N/mm³;(4)轨道板常用板型均满足层间变形不脱空要求，设计布板时应尽量选择板长较小的轨道板；(5)考虑桥梁成桥偏差影响，底座板厚度取220 mm,自密实混凝土层加厚至105 mm。     

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。     

高速铁路无砟轨道大跨组合结构桥梁应用研究

研究目的:跨度超过200 m的无砟轨道桥梁,采用普通PC梁已不尽合理,而大跨钢结构桥梁对无砟轨道的适应性尚存在许多不明之处,且造价较高。因此,PC梁与钢结构相结合的组合结构桥梁,兼具二者优点,是一种切实可行的结构。组合结构一般有梁拱、梁索、梁桁组合,本文结合西延高铁王家河特大桥分别就三种组合结构在高铁无砟轨道中的适应性进行分析,从而为无砟轨道大跨度桥梁选型拓宽思路。研究结论:(1) 248 m梁拱、梁索、梁桁组合结构,均可满足高速铁路无砟轨道的要求;(2)对于主跨的混凝土徐变变形控制方面,梁拱组合结构效果最好;(3)部分斜拉桥增设背索对控制主梁变形效果显著;(4)本研究成果对PC组合结构在高速铁路大跨桥梁中的应用具有一定意义。     

武广客运专线140m钢箱拱系杆拱桥在无砟轨道中的应用

研究目的:为探讨大跨系杆拱桥梁对无砟轨道的适应性程度。在武广客运专线的无砟轨道区段应用了140 m钢箱拱等系杆拱桥,以取得经验。研究结果:本桥为满足无砟轨道行车的需要必须进行梁端构造处理。     

超长跨度刚构连续梁拱桥铺设无砟轨道线形及施工步序研究

国内已运营的高速铁路铺设无砟轨道桥梁的最大跨度为185 m,超长跨度连续梁桥上铺设无砟轨道的设计尚不成熟,缺乏实践经验。本文以西安—延安高速铁路王家河主跨(124+248+124)m特大连续刚构桥为工程背景,应用ANSYS软件建立超长跨度刚构连续梁拱桥有限元静力模型进行成桥线形计算。结果表明,跨中设置0.23 m预拱度时桥上无砟轨道线形较为平顺。考虑到施工中可能出现的施工步序,结合选取的预拱度,经计算分析发现不同无砟轨道施工步序对轨面下沉量的影响较小。     

(70+125+70)m跨铁路转体连续梁桥设计

共安大桥主桥上跨昌九城际、京九铁路,采用(70+125+70)m预应力混凝土连续梁,对桥位和桥型确定、桥梁结构设计和计算参数选取,以及转体施工方案进行介绍。采用有限元软件桥梁博士对桥梁结构进行纵向计算分析,结果表明结构强度、应力、位移等均满足设计规范的有关规定。     

大跨度刚构拱桥铺设无砟轨道适应性研究

研究目的:大跨度桥梁铺设无砟轨道已成为我国扩大无砟轨道应用范围的一大技术难题,本文以崔家营汉江特大桥主桥为工程实例,结合桥梁变形曲线及车桥耦合动力响应分析结果,提出大跨度桥梁铺设无砟轨道技术难点、技术要求以及评价指标,并得出相应的分析结果。研究结论:(1)崔家营汉江特大桥(135+2×300+135) m混凝土刚构拱竖向变形、曲率半径、竖向残余徐变变形、梁端变形、墩台沉降值均满足要求;(2)高速列车作用下桥梁动力响应均满足要求,具有良好的动力特性及列车走行性,安全性和乘坐舒适性均满足要求;(3)温度和徐变作用下竖向变形属于多波不平顺,300 m弦高低不平顺已超出规范允许值;(4)本研究成果可为今后类似大跨度桥梁铺设无砟轨道适应性分析提供参考。     

京沪高速铁路淮河特大桥主桥基础施工关键技术

大跨度连续梁桥结构体系具有结构刚度好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适等优点,逐渐在我国高速铁路建设中得到了广泛的应用.京沪高速铁路淮河特大桥全长约85 km,大桥沿途跨越淮河、怀洪新河、浍河、沱河等多条河流,跨越淮河主航道采用一联(48+5×80+48) m 连续梁工程,为京沪高铁四标段标志性工程.本文从淮河特大桥主桥基础施工方案入手,重点介绍了钻孔平台设计和施工、大直径钻孔桩、钢套箱围堰加工和下沉等关键施工技术,为位于江、海及深水湖泊中的大跨桥梁基础的施工提供重要参考.     

丫髻沙大桥主桥的地震反应

丫髻沙大桥主桥采用 76 m+36 0 m+76 m三跨连续自锚钢管混凝土拱桥 ,介绍大跨度桥梁考虑行波效应的地震反应分析方法和该桥在地震动作用下的响应。     

成达万高速铁路渠江特大桥主桥桥式方案研究

成达万高速铁路渠江特大桥跨越渠江，为新建成都—南充—达州—万州高速铁路重点控制工程。结合线路、行洪、通航、环保等情况，提出(128+248+128) m连续刚构部分斜拉桥、(48+112+248+112+48) m钢管混凝土桁架组合梁斜拉桥、(128+248+128) m连续刚构拱桥3种主桥桥式方案，分别从桥梁的景观效果、经济性、施工难度、技术创新性、碳排放及后期养护维修等方面进行综合比较，(48+112+248+112+48) m钢管混凝土桁架组合梁斜拉桥具有景观好、经济性能优、碳排放少及具有技术创新等优点，选定其作为推荐桥式方案。该桥建成后，将为高速铁路桥梁智造提供一个方向，为同类桥梁设计提供借鉴。     

超长联跨海连续梁桥无缝线路静动力学分析

为指导高速铁路跨海超长联连续梁桥上无砟轨道无缝线路设计，基于梁轨相互作用原理及多体动力学理论，通过建立无砟轨道-多跨连续梁桥静力学分析模型与高速车辆-无砟轨道-连续梁桥耦合动力学分析模型，对超长联跨海连续梁桥上无砟轨道无缝线路的静、动力学特性进行分析研究。研究结果表明：(60+37×80+60) m连续梁温度跨度超长，须铺设钢轨伸缩调节器以降低钢轨应力；进行超长联跨海连续梁桥上无缝线路设计与检算时，应考虑活动支座摩阻力的贡献和影响；设置伸缩调节器后，连续梁桥上无缝线路钢轨受力、断缝值等各指标均能满足安全性要求；列车荷载作用下，车辆、轨道、桥梁的各项指标均满足动力性能评价要求；为保证轨道系统安全服役，建议加强混凝土连续梁伸缩调节区域轨道状态的调整、在线监测与科学维护。