大跨度铁路钢桁梁斜拉桥刚度设计及取值研究

研究目的:通过统计国内外已建成并安全运营的大跨度铁路钢桁梁斜拉桥刚度参数,参考国内外现有规范,结合铁路斜拉桥的刚度特点,分析大跨度铁路钢桁梁斜拉桥的刚度指标。在此基础上,通过车桥耦合振动的分析方法,分析大跨度铁路钢桁梁斜拉桥高跨比、宽跨比对车辆与桥梁的动力响应影响,提出大跨度铁路钢桁梁斜拉桥的刚度取值范围。研究结论:(1)结合已建成的大跨度铁路钢桁梁斜拉桥及现有规范,考虑荷载差异,大跨度铁路钢桁梁斜拉桥竖向刚度可适当偏低,大跨度铁路钢桁梁斜拉桥竖向挠跨比设计值可取为1/500~1/800;(2)设计风速时横向挠跨比可放宽到1/1 000~1/2 000,可行车风速下横向挠跨比限值按规范取为1/4 000;(3)桁架高跨比可取为1/25~1/40,桁架宽跨比可取为1/25~1/35;(4)本文研究成果对今后大跨度铁路斜拉桥初步设计工作具有一定的指导意义。     

大跨度铁路钢桁梁斜拉桥预拱度设置

研究目的:目前,国内对于预拱度设置研究多集中于悬臂法施工的连续刚构及连续梁桥,对钢桁梁预拱度设置的研究则很少,而对钢桁梁斜拉桥预拱度设置的研究则几乎为零。本文对钢桁梁斜拉桥理想预拱度的设置方法进行研究探讨,为该类桥梁的设计与施工提供指导。研究结论:对于钢桁梁斜拉桥,将各上弦杆的长度调整量设置为变量,并将各上弦杆长度调整量对节点拱度或其它约束条件的影响向量组成带约束条件多元方程组,约束多元方程组解的范围,求解其最逼近的一组解便得到与理论值几乎完全一致的预拱度值。通过对理论解进行取整、合并与调整后便可获得结构较理想的预拱度。     

双线铁路连续钢桁梁设计

在铁路桥梁中,连续桁架桥得到了越来越广泛的采用。结合某运煤专线双线栓焊下承式连续钢桁梁(48 3×64 48)m实例,介绍其主桁、桥面系及联结系等的构造形式,主桁杆件内力及疲劳验算所用的计算模型、计算结果,预拱度的设置,横向自振周期的计算,以及设计中须注意的事项。     

重载铁路钢桁梁健康监测系统设计及应用北大核心

从钢桁梁运营维护需求出发,结合重载铁路桥梁的结构特点,采用自动化监测与电子化人工巡检相结合的健康监测系统实现多源数据的集成与管理。以朔黄重载铁路64 m双线钢桁梁为工程背景,对加速度、振幅、应力、挠度数据进行分析并基于1/3倍频程谱进行桥梁状态评估。结果表明,桥梁运营状态良好,钢桁架梁健康监测系统可为桥梁的后期运维提供决策依据。     

铁路钢桁梁桥结构校验系数研究

以2座铁路钢桁梁桥的试验数据为基础,介绍钢桁梁结构校验系数通常值的适用条件及其特点,研究桥梁的理论内力和变形与平面、空间计算模型的相关性,分析钢桁梁挠度实测校验系数,杆件和纵、横梁应力实测校验系数的特征,提出利用实测的应力、挠度和结构校验系数定量评价桥梁强度和刚度的方法。研究结果表明:钢桁梁桥检定试验宜采用空间模型计算杆件的内力和结构变形,并由此得到结构校验系数;现有简支钢桁梁的结构校验系数通常值不适用于连续钢桁梁;采用结构校验系数换算求得设计活载下的杆件应力和桥梁挠度,可较为准确地评价桥梁结构的强度和刚度。研究结论可供相关单位桥梁检定和规范修订时参考。     

铁路双线钢桁梁斜拉桥斜拉索挂索施工技术研究

研究南广铁路郁江双线特大桥主桥钢桁梁斜拉桥斜拉索挂索施工技术,解决了原有技术安全保证低、投入大以及技术含量低所带来的不利影响,有效缩短了施工工期并降低施工成本.通过对铁路双线钢桁梁斜拉桥斜拉索挂索施工技术的分析、探讨,提出了桥面展索和脱空展索相结合的展索施工方案,实现了钢桁梁斜拉桥斜拉索挂索的安全快速施工.     

铁路双线钢桁梁斜拉桥单向不对称悬臂拼装施工技术

南广铁路郁江双线特大桥主桥钢桁梁斜拉桥塔梁平行施工,解决了传统的对称悬臂法前期施工必须先塔后梁,中期塔梁同步,后期有多个合龙口,施工速度比较慢,合龙口较多对主梁的合龙精度和线形控制所带来不利影响等问题。通过对铁路双线钢桁梁斜拉桥悬臂拼装施工技术的深入研究,提出了单向不对称悬臂拼装施工方案,实现了钢桁梁拼装的安全快速施工。     

中俄规范在铁路钢桁梁桥设计中的应用研究

在某国际铁路钢桁梁桥设计过程中,对中、俄两国现行桥梁设计规范计算结果进行对比,同时,采用中国试行极限状态法规范进行试算,比较3种规范的差异性和计算结果的安全储备。中国两种规范设计结果安全储备相差不大,而与俄方规范相比,不同检算项目相差较大,俄方规范对压杆强度控制更为严格,中国规范对疲劳强度控制更为严格。     

一种新型斜拉桥索-塔锚固结构的设计研究

研究目的:某斜拉桥项目采用非对称独塔斜拉桥结构形式,索塔两侧拉索索力在施工阶段及成桥运营阶段差异较大,为有效解决这个问题,设计将交叉锚固形式与索鞍锚固形式相结合,在传统分丝技术索鞍基础上,索塔两侧单根钢绞线均穿过各自分丝管分别利用抗滑键锚固在索塔的相对一侧,每一根钢绞线均可作为一个单独的拉索系统,亦可以实现单根钢绞线换索。本文通过对该类型斜拉桥索-塔锚固结构进行研究,包括有限元计算分析及模型试验,为该类型索-塔锚固结构用于其他项目提供一些建议。研究结论:(1)与现有的索鞍锚固形式相比,该形式彻底解决了斜拉索在弧形索鞍处的滑移问题,可以满足桥梁索塔两侧拉索索力不同的使用需求;(2)可以根据索塔两侧不同的索力需求设置不同的拉索结构形式,达到降低拉索用量的目的;(3)与空心塔侧壁锚固形式相比,本索-塔锚固结构形式可以使混凝土索塔只受压不受拉,提高了结构的耐久性,而且可以简化索塔结构,达到为斜拉桥索塔瘦身的效果;(4)本索-塔锚固结构形式在中小跨径独塔斜拉桥中具有良好的应用前景。     

大跨度铁路钢桁梁斜拉桥带水平K撑桥面系传力特性

在列车制动力等纵向力及竖向荷载作用下的空间变形均会导致钢桁梁桥面系存在复杂的纵向受力和传力,针对大跨度铁路钢桁梁斜拉桥带水平K撑内密肋桥面系,基于解析公式推导、有限元仿真分析研究其受力特性和桥面构件的纵向传力比。在此基础上,基于应力等效准则制作1∶4的试验模型,进行最不利工况下加载试验,研究该桥面系的实际受力和传力特性。结果表明:纵向传力解析式显示,K撑与横梁的纵向传力比仅与结构参数相关,为0.69~2.76的定值,能传递40.83%~73.40%的总纵向力,K撑面积、横梁外伸长度是影响纵向传力比的主要参数;由全桥杆系有限元模型分析的内力结果计算的纵向传力占比介于61.09%~72.53%之间,由局部有限元模型分析的应力结果计算的纵向传力占比介于57.45%~86.60%之间,试验模型实测应力计算的纵向传力占比介于58.16%~87.95%之间,不同方法计算的纵向传力占比存在一定误差,其原因主要源于理论简化、计算模拟及测试误差,但均能反映纵向传力比的基本范围。可见,K撑构件能够有效传递纵向力,降低横梁面外弯矩,改善桥面系结构受力。     

大跨度铁路钢桁梁斜拉桥带水平K撑桥面系受力特性研究

传统铁路钢桁梁纵横梁桥面系的横梁面外受力显著,而改进的密肋横梁桥面系又会导致主桁下弦杆节间受力。针对大跨度铁路钢桁梁斜拉桥桥面系的受力与传力问题,以贵广铁路思贤窖特大桥为背景,研究带水平K撑新型桥面结构的受力特性。首先建立全桥杆系有限元模型,分析各种工况下桥面结构受力特性、变形特征,并与密肋横梁桥面系方案对比分析;然后,在其基础上研究带水平K撑桥面结构的传力机理;最后通过模型试验研究带水平K撑桥面结构的的受力特性。结果表明:K撑构件主要传递纵向力而极少传递竖向力及弯矩,能够降低节点横梁的面外弯矩并避免下弦杆节间弯矩;试验实测K撑构件应力较小,以受轴向应力为主,但因两端偏心连接而存在一定的弯矩应力。     

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。     

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。     

跨铁路全焊接大跨度连续钢桁梁桥设计

廊坊市光明道立交桥是一座全焊接跨京沪高铁和京沪铁路的大跨度悬索式、刚加劲弦三跨连续钢桁梁桥,通过对桥梁的静力计算、结构分析和架梁方案的计算,表明本立交桥结构受力合理、传力明确;结合桥址处的建桥环境而创新的钢梁安装方案,具有较好的稳定性和经济性。本桥设计有3个创新点:全焊接跨铁路悬索式刚加劲弦钢桁梁桥、整体钢桥面、转体施工跨中合龙法(中跨两支点相对旋转至跨中合龙)。     

铁路跨度132 m简支钢桁梁跨越既有铁路转体施工关键技术及应用

近年来,随着我国铁路路网密度日益增大,铁路立体交叉问题日益凸显。跨线桥梁施工会对既有铁路运营产生较大干扰,存在较高的安全风险。依托集包铁路古城湾特大桥1-132 m大跨度简支钢桁梁小角度跨越京包铁路工程实例,分析总结跨线桥施工方案确定原则、无平衡重平面转体关键技术及施工步骤、临近营业线施工安全防护措施,为类似桥梁工程的设计施工提供借鉴。该桥的成功转体证明大跨度简支钢桁梁小角度跨越既有铁路采用无平衡重平面转体法,能够确保营业线正常运营,降低施工安全风险,有效缩短施工工期,具有较好的经济效益及社会效益。     

一种新型微机可控顶测重系统的结构原理及应用

介绍一种新型微机可控顶测重系统的结构原理、特点及安装、调试和应用方法。     

铁路钢桁梁桥高强螺栓连接程序化设计方法

针对铁路钢桁梁桥高强螺栓连接设计工作量大、设计成果显示不直观、不擅长处理复杂边界条件下的设计任务等问题,基于不同边界条件下的6种高强螺栓排布样式及螺栓跳孔通用处理方法,提出铁路钢桁梁桥高强螺栓连接程序化设计方法。结果表明：（1）该方法能对设加劲肋、开孔、跳孔等复杂边界条件下高强螺栓进行排布,并生成绘图用数据;（2）架构简单,不涉及专业的计算机知识背景,便于非计算机专业出身的结构设计人员编程实现;（3）该方法可用于计算截面的净截面特性,进一步开展强度、稳定、疲劳检算。该方法能够为公路、建筑、市政等领域类似程序的开发提供参考。     

重载铁路钢桁梁桥疲劳寿命预测方法及应用研究

对朔黄铁路一座64 m单线下承式钢桁梁桥的疲劳寿命进行评估。基于运营列车的编组和运量,采用有限元软件计算得到评估杆件的应力历程,利用雨流计数法统计得到不同杆件的应力频谱,并采用合理的系数对应力幅进行修正,结合Miner线性累积损伤原理对钢桁桥的疲劳寿命进行评估。结果表明:下弦杆、斜杆和次横梁的理论剩余疲劳寿命在50年以上;吊杆高强度螺栓连接构造的理论剩余疲劳寿命为35年;纵梁跨中下翼缘高强度螺栓连接构造的理论剩余疲劳寿命已截止,其他构造理论剩余疲劳寿命均不足10年。对于开行重载运输的钢桁梁桥,纵梁及其连接部位是薄弱环节,应重点关注。     

一种市域铁路引入城际铁路的电力设计

市域铁路引入城际铁路工程难点多、外电源及用电负荷情况复杂,现行规范标准尚不适应电力设计需求。结合某项目充分研究市域铁路接驳工程特点,提出铁路贯通线与双环网电力线路组合的电力供电方案。解决了市域铁路引入城际铁路并接驳市内轨道交通的电力设计问题,实现了集约化电力资源共享和运营管理网络化,符合交通一体化的国家发展战略,且对类似工程电力设计有重要的指导意义。     

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。