中国铁道科学研究院2009年科技成果简介(续三)

40武广客运专线联调联试桥梁动力性能测试分报告测试研究CRH2型动车组以各种速度通过8座桥梁(140 m钢箱系杆拱、32 m预应力混凝土简支箱梁、24 m预应力混凝土简支箱梁、112 m提篮拱、(60+5×100+60)m预应力混凝土连续箱梁、(40+64+40)m预应力混凝土连续箱梁、(6×32)m预应力混凝土连续箱梁)时桥梁结构的动力性能,包括大跨度桥梁与相邻小跨度桥梁的过渡、长大桥梁等跨布     

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。     

兰渝铁路临江铺大桥预应力连续梁设计

临江铺大桥主梁采用预应力混凝土连续箱梁结构,按三向预应力结构设计,箱梁纵向采用全预应力理论。通过论述横隔板设计、纵向钢束布置和箱梁预拱度设置,纵向分析计算、变形验算和横向计算,提出临江铺大桥（40＋56＋40）m预应力混凝土连续梁设计与施工重点和主梁采用悬臂浇筑法施工．     

劳劳溪大桥设计与施工

劳劳溪大桥主桥为79 m+130 m+79 m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁,采用三向预应力体系并采用大吨位预应力钢束,合理控制了各项应力指标,优化了主梁截面。针对深厚软基,引桥采用桥面连续预应力混凝土组合T梁,整体三柱墩,优化了下部构造,节省了造价。此外,还介绍了该桥设计概况、结构特点、预应力体系及施工要点。     

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。     

温福铁路昆阳特大桥主桥连续梁拱施工设计

温福铁路昆阳特大桥主桥为(64+136+64)m预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱组合结构,着重阐述其主梁结构构造及施工方法、静力计算分析及受力特点。     

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。     

京津城际客运专线(60+128+60)m钢管混凝土拱桥设计中几个问题的探讨

京津城际客运专线跨越北京四环线采用(60+128+60)m钢管混凝土拱-连续梁组合结构。对该结构的三腹板主梁横向分析计算办法、拱脚构造设计、吊杆在拱肋端锚固构造以及吊杆在梁端锚固构造等设计问题进行研究探讨,希望能为今后同类桥梁的设计提供参考。     

昌南大道跨京九线(90+132+90)m预应力连续梁设计

南昌市昌南大道跨京九线高架桥主桥为(90+132+90)m三跨预应力混凝土连续梁,主梁采用变截面箱形结构,施加三向预应力,挂篮悬臂浇筑法施工。详细介绍主梁结构尺寸拟定,预应力体系设计,并提供部分结构分析结果。     

预应力混凝土连续梁拱组合桥吊杆成桥索力计算及影响因素分析

根据预应力混凝土连续梁拱组合桥的结构特点,充分考虑主梁的承载能力,提出基于指定截面应力法的吊杆成桥索力分步算法。根据主梁截面的应力控制条件,以总的吊杆索力最小为目标函数,采用数学规划方法初定吊杆索力,然后采用最小二乘法进行吊杆索力调匀,从而得到较为合理的吊杆成桥索力。应用该方法对宿淮铁路京杭运河特大桥主桥(62+132+62)m连续梁拱组合结构进行吊杆成桥索力分析,研究主梁截面尺寸、施工方法等对吊杆成桥索力、主梁预应力布置的影响。结果表明:随着梁高的增大,主梁参与全桥受力的程度随之增大,吊杆索力减小,拱肋负担的荷载也减小;施工方法不同,吊杆成桥索力和主梁内的预应力布置也不同,当主梁由悬臂浇注法改为支架现浇法施工时,吊杆的成桥索力增大,主梁在中支点截面处需配置的预应力钢绞线数量减小,在中跨跨中截面处需配置的预应力钢绞线数量增大。     

昌景黄高铁(90+200+90) m连续刚构拱桥设计

结合昌景黄高铁(90+200+90)m连续刚构拱桥施工图设计，对主梁、拱肋、吊杆、桥墩等主要构件的设计过程进行分析研究。采用有限元软件MIDAS/Civil建立计算模型，对3种梁高及4种底板厚方案进行比选，从满足主力工况最小强度安全系数及主梁受压区高度不超限等方面考虑，确定主梁中支点处梁高11.5 m,底板厚1.5 m;对3种拱肋截面尺寸方案进行比选，从满足拱肋强度、稳定性要求及经济性等方面考虑，拱肋截面高采用3.3 m较为合理；结合本桥纵、横、竖三向预应力布置工作，总结大跨度预应力混凝土连续刚构拱桥的预应力钢束布置特点；拱脚附近拱肋混凝土局部拉应力超限，通过局部布置纵向钢筋进行解决。计算结果表明，主梁、拱肋、吊杆、桥墩等构件的强度、应力、变形及稳定性等各项指标均满足相关规范要求。     

单拱肋预应力混凝土梁拱组合桥受力性能分析

研究目的:本文以某单拱肋预应力混凝土梁拱组合桥为例,该桥型将预应力混凝土梁及拱两种结构体系有机地结合在一起,具有结构刚度大、建筑高度低、造型美观等优点,但该类结构为多次超静定结构,受力性能复杂,设计难度较大,为揭示其受力特性,于文中展开详细地分析及探讨。研究结论:(1)该类桥梁拱和梁组合起来共同承受荷载,拱肋受压,主梁受拉,该平衡体系的相互作用,使得拱与梁的弯矩大大减小,拱梁受力均匀,结构静动力性能及使用性能均较好;(2)主梁采用刚性系梁、拱肋采用桁架式,增大了结构的刚度及承载能力,提高了结构的跨越能力,通过优化拱肋及主梁刚度比例,可以进一步地减小主梁结构的建筑高度;(3)当进行跨线桥设计时,建筑高度受限,该类桥梁通过顶推法施工主梁,在顶推就位后的主梁上拼装单拱肋的施工方法,极大地减小了施工过程及后期养护维修对桥下繁忙交通的影响;(4)该研究成果适用于单拱肋梁拱组合体系桥的设计及相关计算分析。     

高速铁路连续梁柔性拱桥拱梁结合部受力分析

研究目的:连续梁拱组合体系桥拱肋与主梁固结,依靠主梁内配置的预应力束来平衡拱的水平推力,拱脚是拱梁组合桥的关键部位,其受力性能对全桥承载能力和跨越能力至关重要;拱脚为钢管混凝土拱肋向混凝土主梁的过渡段,局部构造非常复杂,为了给拱脚节点处的构造设计提供理论依据和合理方案,有必要在桥梁整体分析的基础上,建立拱梁结合部精细化有限元计算模型,精确分析其受力状态和传力机理。研究结论:(1)拱梁结合部主梁和拱脚混凝土、拱肋钢管和拱肋内灌注混凝土等构件应力均在规范给定的限值内,结构安全可靠;(2)拱梁结合部应力集中区域主要分布在0号和1号节段连接截面,该处拱脚和主梁均存在较大的主压应力;拱脚与主梁间宜采用圆弧过渡等平滑连接构造,以减小应力集中,使混凝土受力更为均匀;(3)应确保拱肋与主梁、拱肋与拱脚混凝土之间共同作用良好,并保证拱梁结合部位受力的整体性;(4)本研究结果可供大跨度连续梁拱桥的设计和施工参考。     

野芷湖大桥连续梁拱组合主桥设计

野芷湖大桥主桥为(28+56+28)m预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱组合结构,目前该桥型在铁路上的应用较少。介绍野芷湖大桥主桥情况,着重阐述其主梁结构构造、施工方法、考虑施工阶段的静力计算分析及受力特点。     

秦沈客运专线预应力混凝土双线整孔简支箱梁制造工艺

秦沈客运专线列车运行速度达200 km*h-1,为保证列车安全运行及旅客乘坐舒适,对桥上轨道的平顺性要求很高,桥梁不仅应有足够的强度、刚度以及小的后期徐变变形,同时还应具有良好的耐久性,并要求实现快速施工,因此大量使用了预应力混凝土简支箱梁,并主要采用现场预制、架桥机架设的施工方法.预应力混凝土简支箱梁在我国铁路建设中大规模采用尚属首次,没有工业化制造的成熟经验.本文通过跨度24 m预应力混凝土双线整孔简支箱梁模板设计、混凝土配合比试验、混凝土灌注和振捣工艺、水化热温度、张拉工艺和各项摩阻、预施应力效果、顶梁和移梁、梁体弹性上拱及缩短量、徐变上拱等一系列实用性试验和后期静载试验、长期上拱测试的验证,为秦沈客运专线预应力混凝土简支箱梁制造质量提供了保证,也为我国铁路大规模采用预应力混凝土简支箱梁提供了较为成熟的经验.     

徐盐高铁跨徐沙河(100+200+100)m连续梁拱施工技术探讨

以徐盐高速铁路跨徐沙河(100+200+100)m预应力混凝土连续梁拱桥为例,介绍大跨度预应力混凝土连续梁与钢管混凝土加劲拱肋组合桥的施工方案及施工工艺,并对该桥下部结构、连续梁及拱部的施工关键技术进行探讨。     

大跨度单线铁路连续梁拱桥动力特性分析

拟建宿州至淮安铁路京杭运河大桥主桥采用(62+132+62)m预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱组合结构。以该桥为研究对象,采用不同方法建立空间有限元模型,比较不同建模方法对动力特性的影响,探讨桩土共同作用、横撑和拱肋截面的不同设计参数对结构动力特性的影响。     

快速铁路大跨连续梁桥施工监控及控制体系研究

为保障特大跨度预应力连续梁桥结构安全、几何线形平顺,成桥各安全控制指标满足设计要求,以新建怀邵衡铁路沅江特大桥(60+100+60)m预应力混凝土连续梁桥为工程依托,根据理论计算及结构特点,构建快速铁路大跨连续梁监控体系,重点进行参数敏感性分析,建立线形及应力监控系统,数据计算、分析和处理方法。理论研究及工程实践表明:混凝土容重和预应力效应为影响线形和内力的关键因素,其次是混凝土弹模和收缩徐变,施工中需加强对这些参数的控制及识别;采用的计算方法和监控手段确保了该桥主梁线形平顺和受力安全,合龙口精度、主梁线形和应力误差均满足规范要求,结构安全可控、工作状态良好。     

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。     

大跨度连续刚构柔性拱组合桥式研究

宜昌长江铁路大桥主桥采用130 m+2×275 m+130 m预应力混凝土连续刚构与钢管混凝土柔性拱组合桥式结构,大桥全长2 446 m,桥型与跨度在世界铁路桥梁中均居领先地位.研究了130 m+2×275 m+130 m刚构拱受力特性、承载能力、非线性、抗震、车桥动力响应等结构特性.研究结果表明,该新型组合桥梁结构,梁拱共同受力,结构弯矩效应主要表现为拱受压、梁受拉的受力特性,主梁承受弯矩及截面尺寸显著减小,拱的水平推力与梁的轴向拉力相互平衡,使拱与梁在受力方面的优点得以充分发挥,结构竖向刚度大,外形轻巧.