大跨度铁路斜拉桥抗震设计方法初探

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1、⑧申请同济大学工学博士学位论文大跨度铁路斜拉桥抗震设计方法初探培养单位：一级学科：二级学科：研究生：指导教师：V785537土木工程学院(填所在院、系、所)土木工程桥梁工程马坤全范立础院士一oO五年六月摘要由于斜拉桥具有造型美观、跨越能力强、跨径布置灵活和施J：干扰少等特点，并具有良好的力学性能及经济指标，因此，自上世纪5o年代以来，现代斜拉桥发展非常迅速，跨径不断增大，技术不断进步，目前我国在建的苏通大桥主跨已破千米大关，达1088m；大跨度铁路斜拉桥的建设也不甘落后，目前丹麦已建成主跨490m的厄勒海峡桥，列车最高时速达200公里；

2、随着主跨312m的公铁两用斜拉桥一芜湖大桥于2DO0年建成通车，我国大跨度铁路斜拉桥的建设也已进入一个新的发展时期，我国正在设计研究主跨大于500m的客货混跑的铁路斜拉桥。由于铁路列车活载大、运行速度高以及列车运行平稳性和旅客乘坐舒适性要求高，因而大跨度铁路斜拉桥除需具备合理的结构受力体系，较好的抗风、抗震性能外，还需要具有较大的竖、横向刚度。就大跨度铁路斜拉桥抗震设计而言，应包括两个方面，其一是结构的抗震性能设计，其二是地震时铁路列车走行安全性分析。前者因荷载及结构体系与大跨度公路斜拉桥有所不同，其抗震性能仍需另行研究，后者则是因铁路

3、列车运行方式的特殊性而产生的大跨度铁路斜拉桥抗震设计研究独有的问题。因此，本文为满足大跨度铁路斜拉桥合理抗震设计的需要，比较系统地探讨大跨度铁路斜拉桥抗震设计方法。其主要内容如下：(1)总结分析国内外大跨度铁路斜拉桥的建设现状和发展趋势，阐明其结构体系及其抗震设计特点；在整理分析国内外现有铁路桥梁及大跨度公路斜拉桥抗震设计方法研究成果的基础上，提出大跨度铁路斜拉桥抗震设计中存在的主要问题及需解决的研究课题。(2)从桥梁抗震设计的机理出发，通过总结分析一些国家或地区普通桥梁抗震设计规范对重要性等级最高的桥或大跨度桥梁的抗震设防标准及抗震性

4、能要求的规定，并参考国内外公路及铁路桥梁抗震研究成果，针对大跨度铁路斜拉桥的实际结构体系和使用功能要求，提出大跨度铁路斜拉桥的二级抗震设防标准及其抗震性能目标，并对其两阶段抗震设计思想进行初步阐述。(3)以我国拟建的某主跨为504m的双塔双索面公铁两用斜拉桥为实例，初步探讨大跨度铁路斜拉桥抗震“概念设计”方法。(4)通过对大跨度公铁两用斜拉桥动态时程地震响应分析及塔梁连接阻尼器参数摘要敏感性分析，详细讨论大跨度铁路斜拉桥地震响应动态时程分析法及塔、梁间连接装置的合理设计和参数的优化方法。(5)以随机振动理论为基础，采用轮轨蠕滑理论，建立

5、车一桥空间耦台振动系统地震响应计算模型，计算分析地震时列车通过大跨度斜拉桥的走行性，并对地震发生时，各种类型列车过桥的抗脱轨安全性进行讨论和检算。初步提出地震时列车通过大跨度铁路斜拉桥的运行安全性标准，初步探讨地震作用时，列车与大跨度铁路斜拉桥系统空间耦合振动分析理论，编制地震时车桥系统空间耦台振动响应计算软件，并实际应用于地震发生时列车过桥的安全性及平稳性检算与评估。(6)根据本文研究结果，并借鉴国内外大跨度桥梁抗震设计研究成果，总结提出可直接应用于工程实践的大跨度铁路斜拉桥抗震设计实用方法及其操作流程。关键词：铁路桥梁、大跨度斜拉桥

6、、抗震设计、列车走行性、车桥耦合振动AbstractBecauseoftheadvantagesineconomy,beautifularchitecturalshape，longspan，convenientspanarrangement，littleconstructiondisturbanceandreasonablemechanicalperformance，themoderncable—stayedbridgehasbeendevelopedrapidlysincethe50’softhe20thcentury．Itsmain

7、spanincreasedfrom100mto100mrapidlyRecently，theSuTongBridgewithmainspan1088miscontrnctinginchina．Atthesametime，long—spanrailwaycable—stayedbridgeshavebeendevelopedrapidly,too．TheOresundBridge(Denmark-Sweden)hasthelargestcable—stayedbridgespan(490m)foranycombinedroadandrai

8、lwaybridgeintheworldtoday．Itsrailwaydesignspeedis200KM／h．AccompaniedbythattheWuHuBridge(mainspan312m)co