四线铁路钢箱混合梁弯斜拉桥设计研究.pdf

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1、第32卷，第5期中国铁道科学Vo1．32No．52011年9月CHINARAIIWAYSCIENCESeptember，2011文章编号：lOOl一4632(2Ol1)05—0032—06四线铁路钢箱混合梁弯斜拉桥设计研究罗世东，饶少臣(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉430063)摘要：根据四线铁路弯斜拉桥的受力特点，采用空间杆系有限元静力分析方法，围绕斜拉桥结构体系、桥梁整体刚度、收缩徐变、几何非线性等方面对其展开拉索、主梁、桥塔、基础的构造设计与研究。采用有限元仿真分析技术，研究正交异性桥面板的弯钢箱梁在受纵横向弯

2、曲、剪力滞和扭转翘曲组合作用下的应力分布，进行钢箱梁与预应力混凝土粱的结合段、主梁与桥塔横梁固结、斜拉索上下钢锚箱的局部应力分析和构造研究。采用车桥耦合时变分析方法对其行车动力性能进行研究。采用反应谱及地震波时程分析方法同时对结构的抗震性能和抗震措施进行分析、研究。研究结果表明：四线铁路弯斜拉桥钢箱梁采用约3m的横隔板和腹板间距对改善主梁构造起到重要作用；良好的行车动力性能说明该桥采用1／9oo的挠跨比控制结构刚度较为合理；采用E型钢阻尼支座改善了桥梁的抗震性能。关键词：弯斜拉桥；桥梁设计；四线铁路；钢箱混合梁中图分类号：U44

3、8．27文献标识码：A贵阳至广州、南宁至广州四线客专铁路以曲线混合梁弯斜拉桥。边跨采用预应力混凝土多室箱形式上跨城市道路交叉口和高速公路高架桥，血线梁，主跨采用扁平钢箱梁，钢箱梁与混凝土梁相连半径1147．8m。受斜交角度控制，综合考虑地面处设钢混结合段，塔梁采用固结方式，边墩和辅助交叉道路、预留8车道公路桥等因素，主桥采用了墩上设纵向滑动支座及阻尼装置，全桥平立面布置32．6m+2×175m+32．6m对称独塔双索面钢箱如图1所示。图1主桥布置图(单位：cm)收稿目期：2OlO一07一It；修订日期：2011-06—27作者简

4、介：罗硅￡东(1960)，男，湖南衡阳人，教授级高级工程师。第5期四线铁路钢箱混合梁弯斜拉桥设计研究33为3．5m)，顶板厚16mm(局部加厚至24mm)，1主要构造设计底板厚12mm，边腹板及次边腹板厚24ITIII1，纵隔板厚10mm，纵隔板间距3．2m；横隔板间距3该桥为曲线桥，有如下不同于直线桥的构造和m，吊点横隔板厚24mm，其余横隔板厚12mm；受力特点。顶底板采用8mm厚U形纵向加劲肋。(1)因索面均向曲线内侧倾斜，考虑铁路限界1．2钢混结合段、塔梁固结区要求，在塔梁间横桥向设置了一定的偏心。从辅助墩、桥塔分别向主

5、跨方向4～10m范(2)主梁横向弯曲效应明显，主力+附加力围内设置钢混结合段，采用预应力混凝土与钢板构(以下简写为主+附)组合最大横向弯矩是竖向弯造。纵向力、弯矩从连接部位梁段的剪力键到后面矩的1．3倍，其中恒载占约50，离心力占约的承压板，再传递到钢梁加劲部位，直至整个钢梁4O。上；剪力、扭矩从桥面及腹板的剪力键传递到钢梁(3)列车离心力对边墩及辅助墩基础影响较上[2]。如图3所示，在结合段设置刚度过渡区和连大，为改善受力状态，边墩、辅助墩均向曲线外侧接锚固区，其钢结构部分由承压钢板、锚固箱、剪设置o．1m的偏心。力连接件组成

6、。承压钢板厚60mm，锚固箱采用(4)由于斜拉索的作用，主梁因平曲线引起的与钢箱梁一致的24mm厚钢板。5O以上的轴力扭矩较小，主梁扭矩的大部分源于四线列车荷载的通过承压板直接传递给混凝土，其余部分轴力及弯偏心。两索面张拉索力相等时，恒载扭矩仅占主+矩通过剪力钉传递。本桥采用2种剪力连接键：混附组合扭矩的5以下，而活载扭矩占主+附组合凝土边外缘钢板上均采用圆柱头焊钉，采用25扭矩的85以上，主+附组合最大最小扭矩之比mm栓钉，横桥向间距15cm，顺桥向间距20~40为1：(一1．15)。主梁主+附组合最大扭矩为62cm；在插入混

7、凝土内部的腹板及底板钢板上采用MN·m，发生在主跨靠近辅助墩及桥塔处；桥跨线性刚度高、破坏阶段延性好、承载能力高、抗疲中部扭矩约为支点处的0．42倍。双索面提供了较劳性好、便于混凝土流动的PBL剪力键l3]，PBL大的抗扭刚度，主梁扭转效应因此大幅降低。键由钢板上的50mm直径孔洞、贯穿其中的混凝1．1主梁构造土棒及夺25mm钢筋组成，孔洞间距20cm。通过2×1751TI主跨采用扁平箱形截面钢箱梁，自设置纵向预应力筋抵消纵梁顶底缘的拉应力，同时重轻，比混凝土梁轻约7O，比钢桁梁轻50左使得承压钢板与混凝土密贴。右，可大幅度减小

8、恒载，对外部约束较强的曲线桥桥＼／、一塔中非常有利于结构抗震；钢箱梁横向整体受力性能．1ooool心好，可减小如桁架桥偏载引起的受力放大影响，节I、I』线r_I毒‘‘‘‘●●●--●‘‘‘‘‘‘_‘●善约钢材；抗扭刚度大，抗风性能好，且比钢桁梁施⋯⋯⋯⋯，．．⋯