公铁平层合建多塔斜拉桥大挑臂式钢箱梁设计

珠机城际金海特大桥主桥采用(58.5+116+3×340+116+58.5) m四塔三主跨斜拉桥,为国内首座公铁平层合建的多塔斜拉桥。主梁采用一种新型的大挑臂式钢箱梁结构,由中间主箱加两侧挑臂组成,中间布置荷载较重的双线城际列车,两侧布置荷载较轻的高速公路,桥面宽度达49.6 m。挑臂式钢箱梁结构形式新颖,构造较复杂,杆件和节点多,对其总体设计、构造细节进行详细阐述;为研究其受力性能,建立精细化有限元模型开展局部应力分析。计算结果表明:挑臂式钢箱梁设计合理,各构件受力良好,节点位置未出现较大的应力集中现象,结构安全可靠。挑臂式钢箱梁结构轻盈,具有良好的经济性和美观性。     

超长大跨度公铁合建桥梁结构体系研究

新建甬舟铁路西堠门公铁两用大桥连接金塘岛和册子岛,桥位处海域宽2.7 km,最大水深93 m,地形复杂,桥梁设计难度大。为研究超长大跨度公铁合建桥梁合理结构体系,结合地形地质条件,选取主跨1 500 m悬索桥、斜拉桥及斜拉悬索协作体系3种桥型方案,对上部结构设计进行详细介绍,并从静力性能、动力性能、经济性能等方面对不同结构体系进行对比分析。研究表明：(1)与斜拉体系相比,协作体系桥可减小30%～50%的主梁内力和60%的桥塔内力,一定程度上解决了加劲梁承受巨大轴压力造成屈曲问题,并有效减小了桥塔规模;(2)与悬索桥相比,协作体系可减小50%的主缆内力,主缆钢丝和锚碇的工程量相应减小,施工难度得以降低,同时协作体系扭转频率更高,降低了结构在较低风速下发生涡激振动的可能性;(3)斜拉悬索协作体系能够充分发挥斜拉结构和悬索结构的组合优势,实现超大跨度的同时具有较大的纵向刚度和竖向刚度,满足铁路行车对结构刚度的要求;(4)对于主跨1 500 m级超长大跨度公铁合建桥梁,斜拉悬索协作体系经济性更好。     

公铁平层超宽钢箱梁过塔方案设计与分析

川南城际宜宾临港公铁两用长江大桥采用国内首创公铁平层设计,由于桥面过宽,施工难度大,风险高.因此,提出部分桥面过塔方案.分析结果表明:采用慢行系统外绕桥塔方案,纵横梁的应力、稳定性、挠度等各项指标均满足规范要求,结构受力安全可靠,且慢行系统外绕桥塔整体外形流畅美观,气动外形较优,引桥净高不受限,可有效减小主梁过塔宽度和...     

3×340m公铁合建多塔斜拉桥结构体系研究

珠机城际金海特大桥主桥采用(58.5+116+3×340+116+58.5) m四塔三主跨斜拉桥,为国内首座公铁平层合建的多塔斜拉桥。金海桥塔多联长,采用何种结构体系提高结构刚度、减小温度效应及改善结构受力是结构设计的关键。为此,在总结既有多塔斜拉桥经验的基础上,比选了半漂浮体系、刚构-半漂浮体系、梁式支承体系以及首次在多塔斜拉桥应用的刚构-连续体系。通过对4种结构体系的刚度,结构受力等分析,并考虑构造要求和经济性,推荐采用刚构-连续体系,即两中间塔墩梁固结,两边塔梁固结、塔墩分离。该体系有效提高了结构整体刚度,主梁、桥塔及斜拉索受力较优,同时降低了温度效应的不利影响,车桥动力仿真分析结果表明,桥梁的振动性能良好,行车舒适性优。     

大跨度公铁平层合建斜拉桥主梁有效宽度研究

大跨度公铁平层合建桥主梁常采用钢箱梁,由于公铁同层活载大、箱体宽,在轴向力和弯矩共同作用下,箱梁顶底板应力横向分布很不均匀.为研究宽箱梁斜拉桥主梁传力机理及受力行为,以川南城际铁路宜宾临港长江大桥为例,建立全桥三维空间有限元模型,分析主梁在恒载、活载作用下的空间应力分布,据此总结在拉索轴力作用下和成桥状态下的主梁有效宽...     

大跨度公铁平层斜拉桥上无缝线路纵向力研究

为研究钢轨伸缩调节器及小阻力扣件对大跨度公铁平层斜拉桥上梁轨相互作用规律的影响,以某大跨度公铁平层斜拉桥为研究对象,基于梁轨相互作用理论,建立大跨度公铁平层斜拉桥上无缝线路纵向力分析有限元模型,对不同工况下斜拉桥上梁轨相互作用规律进行研究。研究结果表明：在公路及铁路列车荷载作用下,对于大跨度公铁平层斜拉桥上无缝线路而言,在主桥两侧设置钢轨伸缩调节器,可大幅降低梁轨间的相互作用力,并能满足钢轨强度及稳定性限值要求;当在主桥两侧布置钢轨伸缩调节器且伸缩调节器基本轨一侧分别铺设100 m小阻力扣件时,钢轨总应力及纵向总压力分别为243.6 MPa, 716.9 kN,能够满足钢轨强度及轨道稳定性要求,且减少小阻力扣件的应用。     

高速铁路大跨度高低塔部分斜拉桥设计

为研究大跨度高低塔部分斜拉桥在高速铁路上的适应性,以深汕铁路深圳水库特大桥为工程背景,从技术性、经济性等方面对比孔跨布置(33+242+143+44+29) m混合梁独塔斜拉桥和(78+242+139+36) m部分斜拉桥两种桥式方案的优劣,并针对推荐的部分斜拉桥方案进行技术分析,介绍其设计细节及计算结果。研究表明：相较于独塔斜拉桥方案,部分斜拉桥方案刚度大、投资小、工期短,具有明显优势;在部分斜拉桥方案中,主力+附加力组合作用下刚构连续体系的基础受力为刚构体系的85.8%;相较于采用实体墩,结构采用双肢薄壁墩时梁体跨中挠度降低8.3%,下部结构混凝土用量减小17%;梁高与桥塔高度会显著提高结构刚度,几乎呈线性增长趋势。综合而言,高低塔部分斜拉桥结构尤其适用于控制点密集、桥位选择受限的复杂地形,是一种合理、可靠的结构体系。     

大跨度公铁两用斜拉桥计算模型简化的探讨

对一个 ( 2 88+4 80 +2 88)m的大跨度公铁两用斜拉桥分别建立空间分析模型和平面分析模型 ,并对两种模型的受力进行比较。探讨用平面计算模型替代空间计算模型进行初步分析的可能性     

公铁平层斜拉桥超宽幅钢箱梁节段模型试验及活载作用效应研究

为研究公铁平层斜拉桥超宽幅钢箱梁受力特性和活载作用效应,以宜宾临港长江大桥宽度为63.9 m的超宽幅钢箱梁节段为研究对象,设计制作相似比为1∶10的全截面缩尺模型开展静载模型试验,并进行有限元计算分析,分别研究恒载状态、公路车辆荷载作用、铁路列车荷载作用及不同活载组合作用下超宽幅箱梁受力特性,纵、横向正应力分布情况及梁体变形特征。结果表明,该桥超宽幅钢箱梁横向弯曲受力行为显著,梁体在活载作用下表现为挑担式支撑梁力学特性和变形特征,其中梁体中箱在铁路列车荷载作用下表现为正弯矩简支梁受力特性,梁体两侧边箱在公路车辆荷载及人群非机动车辆荷载作用下表现为负弯矩悬臂梁受力特性,梁体横截面设计合理,活载作用机理明确,中、边箱结构传力清晰。研究成果为超宽幅钢箱梁的设计和施工提供了重要的参考和设计依据,并为类似桥梁设计提供指导。     

大跨度铁路斜拉桥抗震性能研究

以我国拟建的某主跨504m大跨度公铁两用斜拉桥为例,详细讨论大跨度铁路斜拉桥的抗震设防标准及抗震性能目标、地震反应谱响应计算、动态时程地震响应分析,提出该大跨度斜拉桥的抗震验算内力。     

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。     

池黄高速铁路大跨度多塔矮塔斜拉桥总体设计

池黄(池州—黄山)高速铁路太平湖特大桥位于深水库区.从技术、经济、工期、景观等方面对桥式方案进行比选,主桥采用(48+118+228+228+118+48)m矮塔斜拉桥,具有建造较经济、造型美观、整体刚度大等优点.针对库区深水及水位变动特点和基础覆盖层薄、长联结构次内力突出等问题,对桥梁总体设计、结构体系优化、施工方案...     

公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式研究——以赣江公铁大桥西支主桥设计为例

以赣江公铁两用大桥西支主桥设计为例,研究一种适应上层8车道公路、下层对称双线铁路+4车道公路混合布置的主梁断面形式。提出带挑臂双索面箱桁组合断面、带挑臂单索面箱桁组合断面、矩形箱桁组合断面、矩形钢桁梁断面4种主梁断面方案,采用有限元软件分析各方案静动力性能及受力特点,综合考虑方案构造特点、技术指标、工程数量、公铁运营安全、景观效果等,确定该桥选用带挑臂双索面箱桁组合断面。该桥斜拉索最大索力16 000 kN,锚固在下层钢箱梁两侧,通过有限元实体分析对锚拉板和钢锚箱式两种索梁锚固形式进行比选研究,钢锚箱形式受力合理、应力水平低、经济性好,设计采用钢锚箱形式。带挑臂双索面箱桁组合断面桥面空间布置合理、下层公铁行车干扰小、梁端竖向变形最小、经济性好,是一种适应公铁混合布置大跨度斜拉桥主梁断面形式。     

大跨度斜拉桥超长拉索多模态振动阻尼协同控制技术研究

沪苏通长江大桥是目前世界上最大跨度的公铁两用斜拉桥,其超长超重斜拉索振动模态复杂,振动控制难度大。通过理论分析结合现场实测,得出了适用于大跨度斜拉桥超长斜拉索多模态振动控制方法及技术。研究表明：实测分析超长斜拉索施工期的振动具有多模态特征,既有中低阶振动(5～15阶),也有高阶振动(46～50阶);提出的外置式杠杆质量阻尼器ELMD和摆锤式MTMD阻尼器协同控制分析方法,理论分析结果满足斜拉索多模态控制要求,有效振动控制范围提升至60阶;研发的新型ELMD阻尼器通过杠杆放大和齿轮放大作用,为斜拉索提供附加阻尼和附加惯质作用,中低阶实测阻尼对数衰减率δ≥3%;研发的摆锤式MTMD阻尼器,采用摆锤式结构,利用质量调谐作用实现斜拉索高阶减振,现场无肉眼可见振动;通过长期健康监测系统显示,台风“烟花”过境期间监测到的最大振动加速度为0.012g,大桥正常运营期间,斜拉索的振动加速度基本被控制在0.01g以下。     

大跨度公铁两用桥梁公路桥面系设计研究

依托郑济铁路(112+6×168+112)m大跨公铁两用钢桁梁桥项目,对大跨度公铁两用桥梁公路桥面系设计进行研究,首先通过综合比选进行公路桥面系的总体选型,然后详细探讨公路桥面系的总体布置,纵向整体计算等.研究结果表明:采用预应力混凝土桥面系,可以增加桥梁的整体刚度,改善结构变形,工程经济性更好;在公路桥面板总体布置中...     

矮塔斜拉桥结构校验系数通常值研究

国内相关检定规范未给出矮塔斜拉桥结构校验系数通常值分布区间,通常参考其他类型桥梁的结构校验系数对实桥试验数据进行评价.结构类型差异、计算模型偏差、桥梁结构病害等均会对结构校验系数的分布产生一定的影响.本文以23座矮塔斜拉桥实桥试验数据为样本,采用统计方法对采用预应力混凝土主梁的矮塔斜拉桥实桥试验结构校验系数进行研究,得...     

部分斜拉桥结构体系的研讨

现今斜拉桥一方面继续向更大跨度发展，另一方面在中等跨度范围与其他桥梁形式争夺地盘，使其成为最具变化而又多姿多彩的桥梁结构形式，本文结合京沪高速铁路部分斜拉桥的调研工作，对部份斜拉桥结构体系进行探讨。     

高速铁路高低塔斜拉桥抗震性能研究

为探讨高速铁路高低塔斜拉桥结构体系、固定支座设置位置以及阻尼器参数选取对于结构抗震性能影响,以阜淮高铁跨径(31+73+230+114+40)m高低塔斜拉桥为背景,根据不同结构体系及阻尼器参数建立有限元模型,采用时程分析法对结构内力及位移等目标函数进行地震响应分析。分析结果表明：(1)在高塔设置固定支座的半漂浮体系使高低塔斜拉桥受力更加合理,可以更好地发挥结构的抗震性能;(2)在阻尼常数C=2 000～5 000 kN/(m/s),阻尼指数α=0.2～0.5范围内,随着C、α增大,结构抗震性能随之增强;(3)结构一阶振型为主梁一阶竖弯+高塔纵向弯曲,该桥在设计地震作用下处于弹性工作状态,在罕遇地震作用下处于基本弹性工作状态,抗震性能满足规范要求。     

城市轨道交通大跨度斜拉桥无砟轨道及无缝线路设计方案研究

跨东平水道特大桥主桥为斜拉钢混组合结构,且城轨、公路与人行道同层布设,为大坡道人字坡布局,是目前国内外罕见的公铁两用特殊桥梁。在该类型桥上铺设无砟轨道存在较大的困难：桥上无缝线路附加力计算及设计较为复杂;无砟轨道结构不仅需要考虑自身的受力情况,还需考虑桥梁的振动影响;桥梁大梁缝处的梁端轨道结构需做适应性研究。为指导跨东平水道桥主桥无砟轨道结构设计,基于有限元软件分别建立桥上无缝线路梁轨相互作用模型、桥上无砟轨道结构模及梁端轨道结构适应性分析模型,并对是否设置伸缩钢轨调节器,铺设CA砂浆层或聚氨酯垫层、是否设置梁端伸缩装置进行了对比分析。结果表明,小阻力扣件布设间距应较短(即设置10 m小阻力扣件),对抑制大坡道上轨条纵向窜动和防止断轨时断缝值变大起到较好效果;在列车荷载及正、负温度梯度荷载作用下,根据现有设计方案,道床板及凸台强度满足承载要求;相较于CA砂浆层,聚氨酯垫层更能有效地阻隔振动的传播,达到了预期设计效果;使用伸缩装置结构能够优化约8 mm的梁端错台并优化轨道系统。