合肥南环铁路特大桥主桥持续桥梁柔性拱静动力核算分析

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1、合肥南环铁路特大桥主桥持续桥梁柔性拱静动力核算分析第1章绪论1.1拱桥的发展现状拱既是一种结构形式，也是一种建筑[1]。拱的这种结构形式是完全由人类创造出来的，任何的东西都不可能独立的形成拱。拱桥是桥梁工程里面一种特别重要的桥型。拱桥在我国的发展已经有十几个世纪了[2]。在我国古代就有很多有名的拱桥，当时的能工巧匠虽然没有现在各种各样的材料，但是他们还是设计出了很多结构形式新颖，安全稳定，峻立千年的桥梁。从时间的发展上看来，单从拱桥这一种结构形式，近千年来最大的变化应该是材料的变化，随着科学技术的发展，人们发现的建筑材料也越来越多，越来越可靠。桥梁的发展与材料有极为密

2、切的关系，在最早的建桥史上，人们使用的绝大多数都是天然的材料，只有人们进入了工业文明的时代，桥梁才大范围的使用工业生产的材料[3]。拱桥材料的发展大致经历一下几种，木材、石材、混凝土、钢材以及后来各种材料的组合，如钢管混凝土。木材形式的拱桥在古代主要是作为百姓的便道，重要的交通要道上采用很少。拱桥大致上可以分为以下几类：我国石拱桥的发展有着悠久的历史，尤其是在古代，约公元600年时修建在河北赵县的赵州桥。赵州桥的跨径为37.4in,为空腹式圆弧拱圈，设计工艺十分巧妙，是世界桥梁史上的奇迹。尤其在建国后，国家进入基础设施建设大发展的时期，石拱桥在我国得到了广泛的应用。改

3、革开放以前石拱桥的跨径普遍都不大，当时主要是为了节约钢材[4]。改革幵放后，石拱桥得到很大的发展，特别是在本世纪初建成并通车的丹河大桥，丹河大桥位于山西省晋城至河南省焦作的高速公路上,全长413.17m,主跨146m,高81.6m，是当时世界上最大跨度的石拱桥。也是人们第一次尝试在高速公路上使用如此大跨的石拱桥。石拱桥有很多的限制，有材料本身决定的石拱桥的跨度不可能太大，跨越能力有限，施工起来不太方便，大多数地方不方便现场取材，所有现代桥梁工程中，石拱桥的使用逐渐在减少[5]。1.2铁路拱桥的发展现状随着国内高速铁路的大发展，拱桥在高速线路上的应用逐渐增多。其中有很多

4、结构形式新颖，技术含量高的铁路拱桥。例如，位于湖北省巴东县境内的野三河大桥，该桥桥址处峡谷深窄，山坡陡峭，稳定性较差，结合地形特点，桥式l-124ni半中承半下承的钢管混凝土非对称坡拱桥，为国内外铁路桥梁建设史上首次采用，桥式结构新颖，技术含量高。线路运营速度为160km/h，该桥设计检算速度为200km/h达到高速行车条件。我国最大跨度的双线铁路劲性骨架混凝土拱桥是洛步溪大桥。该桥桥址处，山坡陆峻，河谷深窄，主桥采用跨越能力较强的拱桥，一孔跨越深谷。本桥结合地质资料，孔跨布置为l-24m后张梁+l-178m上承式拱桥+l-32m后张梁。拱座采用扩大基础，基底置于岩层

5、内。线路运营速度为160Km/h，该桥设计速度为2001Cm/h达到高速行车条件。洛步溪大桥肋拱拱轴线为悬链线，拱肋采用单箱单室箱型截面，拱顶釆用钢筋混凝土框架，拱上纵梁采用钢筋混凝土箱梁。铁路拱桥的矢跨比一般为1/3-1/7。综合本桥的线路、地形、地质情况，本桥矢跨比确定为1/4.5。第2章工程背景与结构设计2.1桥址概况合肥枢纽南环线铁路南棚!河特大桥位于安徽省合肥市郊区，主要跨越南测河、312国道和南测河路，跨越312国道后，线路走向与312国道远平行。桥梁位于合肥枢纽南环线施工图设计里程：DK449+289.65?DK457+198.35，全桥长7908.7米

6、，中心里程DK453+244。南测河特大桥位于合肥市郊，地势开阔，场地属于B类地表粗糙度。合肥市属北亚热带湿润季风气候，天气气候复杂，灾害性天气频繁，春季的江淮气旋，春夏期间的强对流天气，夏秋的台风和冬季的寒潮均可形成大风。由于缺乏桥位处风气象资料，南测河特大桥的风速资料可要据相关规范取值，《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005附录D全国基本风压分布图查得,合肥地区20m高度处lOmin平均100年重现期设计基本风压为500Pa,相应的风速为28.3m/s。根据《公路桥梁抗风设计规范》JTG/TD60-01-2004附录A可知合肥地区10m高度处10mi

7、n平均100年重现期设计基本风速为25.6m/s，该桥主跨桥面至地面的平均高度约为20m左右由此可推算出该桥在成桥状态下在桥面高度处的设计基准风速为28.7m/So可见根据铁路规范所得的设计基准风速与公路规范所得相差很少，本文取设计基准风速为28.7m/s。吊杆的设计风速按跨中最长吊杆中间高度（约57.5m)处的风速取用，故吊杆的设计风速为34.6m/s,相应的驰振检验风速为41.5m/s。2.2桥址区地震条件及风条件2.2.1地震活动评价与安全性评估南测河特大桥主桥位于华北地震区的南部跨越郯庐地震带、长江下游黄海地震带和华北平原地震带，工程场地位于