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焦作至济源至洛阳城际铁路黄河特大桥方案研究郑存笔【摘要】黄河特大桥是新建铁路焦济洛城际铁路跨越黄河的控制性工点，初步拟定(60+12×100+60) m预应力混凝土连续梁、6×(100+100) m部分斜拉桥、2联(100+2×200+100) m独塔斜拉连续刚构组合桥、12-108 m连续钢桁梁等方案，并对各个方案的优缺点进行分析比较，最终选择(60+12×100+60) m预应力混凝土连续梁作为跨越黄河的推荐方案。
【期刊名称】《铁道勘察》【年(卷),期】2016(042)005【总页数】3页(P95-97)【关键词】焦济洛城际铁路;黄河特大桥;预应力混凝土连续梁;方案研究【作者】郑存笔【作者单位】中铁上海设计院集团有限公司，上海 200070【正文语种】中文【中图分类】U488.21黄河特大桥是新建铁路焦济洛城际铁路跨越黄河的控制性工点，位于西霞院反调节水库下游，距西霞院水库大堤2.0 km，并平行位于在建洛吉快速通道黄河大桥下游200 m以外，全长8 500 m。
桥梁沿途依次跨越G245、专用线、黄河、焦柳线等工点，包含吉利高架车站。
铁路为双线城际铁路，设计时速为200 km，设计荷载为ZC活载，设计洪水频率为1/300。
通航等级：根据黄河航务部门意见，黄河按内河Ⅳ级航道考虑，净高8 m，净宽80 m。
最高通航水位：流量3 000 m3/s时的水位，并考虑30年淤积值2.85 m。
设计流量：11 000 m3/s。
设计水位：采用流量11 000 m3/s时的水位，并考虑50年淤积值5.37 m。
地震基本烈度：沿线地震动峰值加速度值为0.10g，地震动反应谱特征周期分区为二区。
桥位区气候属暖温带半湿润季风气候区，具有大陆性季风气候特征，具有春季多风、气候干旱，夏季炎热、雨水集中，秋季晴和、日照充足，冬季干冷、雨雪稀少的显著特点。
全年四季分明，热量、降水量随时间分布具有显著的季节性特点。
宽幅脊骨梁矮塔斜拉桥剪力滞效应分析及试验研究刘傲;林文强;宋军【摘要】以江肇高速公路西江特大桥为背景,研究宽幅脊骨梁矮塔斜拉桥截面正应力分布规律.通过理论计算并结合实桥试验验证,得出了各关键断面应力不均匀系数,为优化预应力钢束设计及改善宽幅截面受力性能提供了依据.【期刊名称】《城市道桥与防洪》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】3页(P78-80)【关键词】矮塔斜拉桥;剪力滞;效应分析【作者】刘傲;林文强;宋军【作者单位】广东省南粤交通投资建设有限公司,广东广州510101;广东省南粤交通投资建设有限公司,广东广州510101;同济大学,上海市200092【正文语种】中文【中图分类】U448.27江肇高速公路是珠江三角洲经济区外环公路的西环段，位于珠江三角洲西部地区。
路线起于江门市杜阮镇，终于肇庆市四会市东城区。
西江特大桥是江肇高速公路建设难度最大的控制性工程，也是江肇高速公路的标志性工程。
大桥位于永安镇与沙浦镇之间，桥位跨越西江主干流，主桥为四塔五跨单索面脊骨梁预应力混凝土矮塔斜拉桥，跨径布置为128 m+3×210 m+128 m=886 m，采用墩、塔、梁固结刚构体系，见图1。
大桥主梁为预应力混凝土结构，采用变高度斜腹板单箱三室宽幅脊梁断面。
顶板宽38.3 m，悬臂长8.15 m，两侧设5.15 m宽后浇带，在同类型桥梁中，桥面宽度和挑臂长度均较大，故剪力滞效应明显，应对其顶底板纵向剪力滞效应进行研究。
箱梁纵向受力不均匀性主要受剪力滞效应以及偏载效应影响。
关于剪力滞理论以及翼缘板有效工作宽度的研究，早在20世纪20年代就开始了，虽然对剪力滞问题提出了较多的理论，如弹性理论解法、比拟杆法、能量变分法、数值分析法等进行分析和求解，但这些方法大多依赖于假定位移函数，计算结果偏理想化，新结构以及分节段受力特性使得传统算法存在较多的不足之处[1-4]，在西江特大桥中，主梁体系具有如下特点：（1）主梁为宽幅脊梁，顶底板普遍较薄，悬臂较长，首先会会加剧剪力滞效应，其次边载偏心距增大，也会加剧扭转和偏载效应；（2）主梁悬臂分次浇筑，后浇段受力时机及纵向受力特征与一次浇筑构件存在本质区别；（3）单索面矮塔斜拉桥体系，索力传递不均匀，成为纵向受力不均匀原因之一；（4）悬臂施工，各截面剪力滞效应随各阶段荷载及边界的变化产生变化，不加以验算配筋，可能导致施工阶段主梁局部开裂或破坏，目前剪力滞研究中较少涉及。
矮塔斜拉桥施工控制要点矮塔斜拉桥施工控制要点摘要：本文以津沪联络线特大桥矮塔斜拉桥为背景，介绍矮塔斜拉桥索塔和拉索施工控制要点。
关键词：斜拉桥施工控制中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：一、工程概况津沪联络线特大桥-跨外环线斜拉桥段为4跨(64.6m+115m+115m+64.6m) 一联360.6m单箱三室预应力混凝土矮塔斜拉桥，全桥位于直线及缓和曲线上。
线路为双线，线间距４.２ｍ，轨道形式为有砟轨道。
桥梁结构采用三塔双柱式双索面预应力矮塔斜拉桥。
二、矮塔斜拉桥施工索塔和拉索施工控制要点斜拉桥属于组合体系桥，它的上部结构由主梁、拉索和索塔三种构件组成。
支撑体系以拉索受拉和索塔受压为主。
该桥中塔采用塔墩固结体系，边塔采用塔梁固结体系。
（一）索塔施工控制要点主塔形式为双柱式，距名义梁顶面以上结构高为１５ｍ，采用实心截面，中塔与边塔采用相同尺寸，塔底横桥向宽为２ｍ，纵桥向宽为3.7ｍ，墩身斜率为40:1。
由于索塔截面不规则，且高度仅为15米，索塔施工采用搭架分节立模浇注法。
斜拉桥的平面位置、轴线控制、截面尺寸、预埋件制作、安装精度等要求较高。
且索塔施工系高空作业范畴，为此施工应特别注意严格遵守有关高空作业安全技术规定。
主塔中未布设预应力钢筋。
索塔断面尺寸较小，而且轴向压力非常大，故在施工中对索塔的尺寸和轴线位置的准确性应有一定的要求。
对于索塔轴向的允许偏差应考虑下面两个原则，其一，偏差值对结构物受力的影响甚微；其二，施工中达到的精度。
沿塔高每米高度允许偏差值为0.5mm，即倾角正切值tgα=1/2000。
按照H/2000的垂直度偏差允许值计算。
1、施工控制要点：1）支架和操作平台应有足够的强度、刚度和稳定性，并应设置安全护栏，支架还应具有足够的抗风稳定性。
支架顶端应有防雷击装置。
2）索塔砼性能良好，具有较高的弹性模量和较小的砼收缩、徐变性能，应采用高集料、低水灰比，低水泥用量，适量掺加粉煤灰和泵送剂，以满足缓凝、早强、高强、阻锈、低水化热、小收缩、可泵性好等要求。
铁路大跨度矮塔斜拉桥荷载试验研究发布时间：2022-11-13T07:09:28.388Z 来源：《工程建设标准化》2022年第13期7月作者：徐斌[导读] 新建阿勒泰至富蕴至准东铁路位于新疆维吾尔自治区阿勒泰地区及昌吉地区境内徐斌中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司哈密铁路建设指挥部新疆 839000摘要：新建阿勒泰至富蕴至准东铁路位于新疆维吾尔自治区阿勒泰地区及昌吉地区境内，线路长约420.4km，其中新建喀腊塑克水库特大桥主桥为跨径（140+270+140）m的双塔双索面预应力混凝土矮塔斜拉桥，为国内主桥跨度最大的铁路矮塔斜拉桥。
基于静、动力荷载试验，测试结构控制截面的应变、挠度，典型拉索的索力增量，以及主桥的模态和动力系数，并将实测结果与有限元计算值进行对比分析，以评估该桥梁的承载能力及实际工作状态，验证大跨度矮塔斜拉桥在铁路桥梁中的适用性。
结果表明：应变校验系数介于0.54～0.97之间，残余应变率介于0%～16%之间；实测挠度均小于计算值；索力增量校验系数介于0.57～0.76之间；实测最低阶自振频率为0.550Hz，均大于计算频率；实测阻尼比介于2.23%～3.63%之间；实测动力系数最大值为1.03，小于设计值。
试验结果验证了该桥梁的强度、刚度及行车响应满足设计及规范要求；验证了该桥梁工作性能满足列车安全运营要求；验证了大跨度矮塔斜拉桥适用于铁路桥梁建设。
关键词：矮塔斜拉桥；荷载试验；结构校验系数；使用性能评估1 概述喀腊塑克水库特大桥主桥为双塔双索面预应力混凝土矮塔斜拉桥[1]，跨径布置为（140+270+140）m，主桥立面图如图1所示。
主桥梁体采用变高箱梁，梁体下缘按1.8次抛物线变化；箱梁顶宽9.0m，底宽8.5m，采用单箱单室直腹板箱形截面。
斜拉索采用双索面扇形布置，全桥设置56对共112根拉索。
桥塔采用钻石型结构，高度为桥面以上38m，截面为7.0m（纵向）×3.0m（横向）的矩形。
浮山县丞相河特大桥主桥结构设计关伟【摘要】浮山县丞相河特大桥是一座双塔斜向双索面PC矮塔斜拉桥,该桥主桥跨径布置为(87+160+87)m.主桥采用刚构体系,主梁采用单箱双室箱形截面,其施工采用悬臂浇筑法施工;主塔造型采用“Y形”,主塔采用双肢矩形薄壁空心桥塔,塔肢身四角倒圆,承台采用实体式承台,桩基采用钻孔灌注桩基础,主塔采用爬模施工;斜拉索扇形布置于桥面两侧,索面呈外倾状,索塔锚固采用单根可更换式贯通索鞍锚固系统;重点介绍该桥梁主桥桥型结构设计及计算,可供同类型桥梁在桥型结构设计时参考.【期刊名称】《山西交通科技》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】5页(P61-65)【关键词】PC矮塔斜拉桥;Y形主塔;双索面;结构设计【作者】关伟【作者单位】山西省交通科学研究院,山西太原 030006【正文语种】中文【中图分类】U448.27PC矮塔斜拉桥即部分斜拉桥，其主梁的高跨比值大于一般斜拉桥，其桥型是介于斜拉桥与连续梁之间，整体刚度主要由梁体提供，斜拉索对主梁的刚度起加强作用[1-3]。
国内常见的矮塔斜拉桥桥塔多呈“1字”形，斜拉索一般布置于桥面中心线处，多为单索面布置，斜拉索在主梁的抗扭性能方面存在不足[4]，而外倾式双索面矮塔斜拉桥桥塔呈“Y形”，斜拉索扇形布置于桥面两侧，索面呈外倾状，斜拉索对主梁的抗扭性能贡献要优于“1字”形矮塔斜拉桥，加之“Y形”主塔造型独特，使桥梁结构轻盈灵动、整体美观效果提升。
1 工程概况浮山县丞相河特大桥位于山西省临汾市浮山县城柏村附近，是浮山县城至北王公路改造工程全线中的控制性工程，该桥北接柏村，南连南霍村，桥梁跨越丞相河。
丞相河河谷呈“W”形，两岸沿线地势陡峻，属黄土梁塬、峁区，桥址处揭露地层岩性由上至下表现为：黏土、卵石土、泥岩、砂岩，桥址处地形、地质条件复杂。
丞相河特大桥桥梁跨径组成为：4×40 m T梁+（87+160+87）m双塔斜向双索面PC矮塔斜拉桥+6×40 m T梁+（87+160+87）m双塔斜向双索面PC矮塔斜拉桥+6×40 m T梁，桥梁全长1.316 km，桥跨在“W”形河谷两沟分别设置相同结构的双塔斜向双索面PC矮塔斜拉桥，主沟、次沟主桥主塔高度分别为111 m、106 m、107 m、94 m，桥梁平面位于直线段上。
midasFEA适用工程及高端分析指南midaFEACaeStudySerie施工阶段1.概要矮塔斜拉桥详细分析通过矮塔斜拉桥的实体单元模型分析，查看支座反力的横向分布情况、腹板的剪力及加劲梁沿纵向的轴力分布情况。
矮塔斜拉桥的受力特点为：所有的荷载均通过斜拉索传递到主塔上。
故主塔内部将出现应力集中现象，加劲梁的支座部分、斜拉索与加劲梁的连接部分均会出现应力集中现象。
根据上述受力特点，对结构进行实体单元详细分析，查看如下详细分析结果。
支座反力的横向分布情况腹板的剪应力分布情况腹板以及顶板的轴力传递情况 2.桥梁信息2.1桥梁几何信息(1)本例题桥梁基本信息如下。
主梁类型：桥梁跨径：桥梁宽度：斜交角度：三跨连续PSC箱梁L=85.0+155.0+85.0=325.0mB=23.900m90(直桥)[施工过程]3.模型对建模部分进行简要说明。
3.1分析模型(1)本例题仅对主梁合拢前、后阶段的结构进行施工阶段分析。
共分为三个施工阶段，合拢前阶段、边跨合拢阶段、中跨跨中合拢阶段。
(2)主梁截面为单箱三室截面，桥面宽度23.9m，主塔处以及边跨桥台处主梁横向布置四个支座（如下图所示）。
主塔处内侧两支座为固定支座，边跨桥台处内侧两支座为纵向滑动支座，其余均为双向滑动支座。
合拢前阶段边跨合拢阶段中跨跨中合拢阶段[施工阶段][桥梁横、纵断面图](2)利用midaFEA程序中的几何建模功能以及自动网格划分功能建立模型。
为了减少整体结构的分析时间，只建立全桥1/4的模型。
混凝土部分2.2施工方法本例题桥梁的施工过程如下图所示，边跨两端采用FSM（满堂支架法）施工方法，其余主梁段采用FCM（悬臂法）施工方法。
本例题简化了详细的施工过程，仅对主梁合拢段的合拢前、后阶段进行建模分析。
采用四面体单元生成实体网格，斜拉索采用桁架单元，预应力钢束采用植入式钢筋模拟。
1midaFEACaeStudySerie矮塔斜拉桥详细分析网格线显示透明显示[钢束特性值]3.3边界条件及荷载虚拟移动显示[生成网格]模型边界条件如下图所示。
矮塔斜拉桥概述1.1矮塔斜拉桥的定义和特点矮塔斜拉桥为近20年来出现的一种新桥型，瑞士、日本、韩国等一些国家这几年修建了多座这种桥梁。
由于它优越的结构性能，良好的经济指标，越来越显示出巨大的发展潜力。
我国在这种桥型上起步稍晚，2001年建成的漳州战备大桥，是国内第一座真正意义上的矮塔斜拉桥。
对于这种桥型的称谓尚未统一。
日本的屋代南桥与屋代北桥为两座轻载铁路桥，初看起来象斜拉桥，因而日本的桥梁界对其笼统地称为斜拉桥。
小田原港桥是一座公路桥，日本桥梁界没有把它称为斜拉桥，而是沿用了法国工程师1988年提出的名称一Extra-dosed Prestressing Concrete Bridge即超配量体外索PC 桥，简称EPC桥。
实际上屋代南、北桥与小田原港桥其结构体系非常相似，同样可以称为EPC 桥。
在美国，这种桥有称为“Extradosed Prestressing Concrete Bridge 的，也有称为“Extradosed Cablestayed Bridge的。
国内的称谓也一直存在争论，1995年我国著名桥梁专家严国敏先生首次把它定义为部分斜拉桥”。
其含义是：在结构性能上，斜拉索仅仅分担部分荷载，还有相当部分的荷载由梁的受弯、受剪来承受。
部分斜拉”即源于斜拉索的斜拉程度。
后来国内一些文章根据这种桥型塔高较矮的特点，又把这种桥型定义为矮塔斜拉桥。
矮塔斜拉桥的受力是以梁为主，索为辅，所以梁体高度介于梁式桥与斜拉桥之间，大约是同跨径梁式桥的1/2倍或斜拉桥的2倍。
截面一般采用变截面形式，特殊情况采用等截面。
矮塔斜拉桥的桥塔一般采用实心截面。
塔高为主跨的1/8~1/12,由于桥塔矮，刚度大，一般不考虑失稳问题。
梁上无索区较之一般斜拉桥要长，而且除了主孔中部和边孔端部的无索区段之外，还有较明显的塔旁无索区段。
边孔与主孔的跨度比值较之斜拉桥要大。
一般斜拉桥边孔与主孔的跨度比值一般小于0.5，多数在0.4左右，而矮塔斜拉桥与一般连续梁（刚构）桥相似，为避免端支点出现负反力，边孔与主孔的跨度之比一般会大于0.5,较合理的比值在0.6左右。
铁路高低塔斜拉桥受力特性研究高低塔斜拉桥结构新颖，国内主要应用在公路斜拉桥中，一般在以下情况下采用：(1)在某些适宜的水文、地质、地形(包括水底地形)等条件下采用高低塔的型式往往可以获得合理而又经济的桥跨布局[1-2]；(2)从桥梁景观方面考虑，高低塔给人以错落多变的印象，克服千篇一律、呆滞的格局，使人有新颖感，富有景观的效果[3]。
结合铁路特点，铁路高低塔斜拉桥的选择有如下情况：(1)特殊地形限制：铁路桥在主跨跨越峡谷，且受地形限制一侧引桥即将入隧道导致边跨长度较短。
(2)通航要求：为满足特殊通航要求，可能会出现一侧桥塔位于水中，一侧桥塔位于岸上的情况，水上施工费用较岸上施工费用高，从经济性出发，增加岸上工程量，减少水中工程量。
(3)景观要求：当与既有桥梁并行时，特别是在城市区域内，有时为满足景观要求或为与周边区域环境协调[4-5]。
目前，高低塔斜拉桥体系在铁路桥梁上采用较少，相应的研究较少。
本文为研究铁路高低塔斜拉桥的受力特性，以新建广州南沙港铁路西江特大桥的高低塔斜拉桥方案为工程背景，进行铁路高低塔斜拉桥受力特性及静、动力特性的研究。
1 工程概况新建广州南沙港铁路西江特大桥位于西江与古镇水道的分流口处跨越西江，紧邻在建的广中江高速西江特大桥，下游为水源保护区，铁路桥位于河道弯道内侧。
根据通航安全要求，大里程侧需要一跨上岸，主桥主跨达600 m，与公路400 m主跨并行布置，若铁路桥采用等高塔斜拉桥，立面景观上与公路桥协调性较差，如图1(a)所示，因此，采用高低塔斜拉桥的结构形式，使公路桥桥塔及索面投影在铁路桥索面之内，如图1(b)所示，以达到区域景观环境的协调统一，同时也最大程度地减小了对水源保护区的影响。
图1 等高塔与高低塔的立面景观效果对比主桥采用(57.5+172.5+600+107.5+3×60)m钢箱混合双主梁高低塔斜拉桥方案。
岸上采用混凝土主梁，水中部分采用钢箱主梁。
超宽桥面矮塔斜拉桥合龙施工技术研究文章以南宁市玉洞大道八尺江大桥为工程依托，简要分析超宽桥面矮塔斜拉桥合龙段施工影响因素及相关施工工艺，并主要分析温度荷载效应的影响，为以后类似工程施工提供经验依据。
标签：预应力混凝土矮塔斜拉桥；合龙段；温度荷载效应1 工程概况南宁市玉洞大道八尺江大桥主桥为55m+100m+55m矮塔斜拉桥，桥面宽54.5m，主梁为单箱三室结构，左右各设置一个箱体，中间为T型梁肋接桥面板形式，支点梁高5.5m，跨中梁高为2.5米，梁高按二次抛物线变化，箱梁截面一般构造如图1所示，主塔为外包钢结构形式，塔高17.5m，塔顶设置5对斜拉索，斜拉索锚具采用OVM250AT-31群锚体系。
全桥划分为2个0#梁段，12个支架悬臂施工梁段，2个边跨现浇段，1个中跨合龙段。
主梁采用支架悬臂浇筑施工，在河道内分节段对称搭设悬臂浇筑支架，利用支架代替挂篮作为悬臂节段的浇筑平台。
2 合龙施工工艺2.1 合龙施工工艺流程梁体不同的合龙温度和体系转换顺序，将导致不同的成桥内力，后期收缩徐变及跨中挠度也不同。
体系转换指结构由双悬臂T构合龙转换为多跨连续结构的过程（文章主要论述三跨连续结构）。
本工程为先边跨后中跨的合龙施工顺序，体系转换顺序为：边跨现浇段施工→解除边跨支座位移约束→边跨预应力张拉→拆除主墩临时支座→合龙段临时锁定，即完成体系转换，合龙施工工艺流程如图2。
体系转换顺序不同，将导致结构内力不同。
边跨预应力张拉前未解除边跨活动支座的位移约束，因支座上下板螺栓的约束作用，影响边跨结构的自由变形，将导致结构预应力度减小，结构压应力储备不足。
主跨合龙（即劲性骨架焊接）前，未拆除主墩两侧的临时支座约束，将导致主梁受临时支座约束，影响主梁自由位移，主梁在温度荷载作用下产生过大的次内力，影响结构的成桥应力。
2.2 合龙温度及温度场建立2.2.1 合龙温度。
合龙温度选择原则：一天中最低气温，温度变化幅度最小时段，且在未来的3天内均不会有较大的温度变化，温度变化幅度在10℃以内。
无砟轨道高速铁路桥梁线形控制技术研究摘要：随着当今社会快速进步，国内的铁路在生活、军事等领域不可或缺的地位也帮助了国内无砟轨道高速铁路的进步和形成，无砟轨道作为一种新型轨道强有力的出现必然有它的绝对优势。
本文主要运用灰色理论和自适应控制方法对工程设计的数据进行分析和修缮，还详细用京杭运河特大桥桥梁举例进行详细分析。
关键词：无砟轨道；高速铁路；桥梁；线性控制技术引言有砟轨道有弹性优良、价格低廉、更换与维修方便、吸收噪音性能良好的优点，但随着人们对于时间的追求，对于车速的要求，有砟轨道的缺点也很快的暴露了出来。
无砟轨道相对于有砟轨道，稳定性、平顺性良好；既可以满足高速行驶的需求，而且还可以减少小桥梁之间的荷载等的优点使其已经成为当今高速铁路建设的主流模式和必然趋势。
一、有砟轨道和无砟轨道1.1有砟轨道的优、缺点有砟轨道是指铺着枕木和碎石的轨道。
相对于无砟轨道，有砟轨道投入的资金少，但是列车如果在上面行驶会发出哐当哐当的响声，车子在轨道上行驶的速度也不快，乘客在车厢里坐着或躺着也定然不舒服。
传统的有砟轨道虽然有着建设简便快速，且花费少的优点，但是它的缺点也是不容小觑的，例如：有砟轨道的轨道容易变形，也导致了有砟轨道需要不断的维修和维修费用开销大的缺点，并且，有砟轨道的速度也不快。
1.2无砟轨道优、缺点无砟轨道是指大量使用长距离无缝钢轨，也就是在高铁上几乎听不到传统火车的哐当哐当的声音。
无砟轨道是亚洲乃至全球最前卫的轨道技术，能够缩减我们对路面的维护、缩小粉尘等的指数、美化我们周围的环境、并且能够提供高速行驶的条件（无砟轨道的技术仅仅日本和德国拥有，中国缺乏轨道板制造技术，所以选择了引进外国技术及自主研发）。
无砟轨道采用混凝土砌成的轨道板道路更坚固，承载力更强，呈块状的混凝土轨道板使得轨道几乎不会偏移，平稳性与舒适性好很多，速度轻轻松松跑二三百公里以上。
当然，它依赖于我们对无砟轨道技术及桥梁技术不断的研究。
收稿日期:20200513;修回日期:20200608基金项目:中国铁路设计集团有限公司科技研究开发计划课题(7218126)作者简介:冯文章(1988 ),男,工程师,2015年毕业于北京交通大学桥梁与隧道工程专业,工学硕士,主要从事桥梁设计研究工作,E-mail:feng-wenzhang@㊂第65卷㊀第5期2021年5月铁道标准设计RAILWAY㊀STANDARD㊀DESIGNVol.65㊀No.5May.2021文章编号:10042954(2021)05009205包银高铁黄河特大桥(102+3ˑ178+102)m矮塔斜拉桥设计及创新冯文章(中国铁路设计集团有限公司,天津㊀300308)摘㊀要:包银高铁黄河特大桥在内蒙古磴口县境内跨越黄河主河道,主桥结构形式为(102+3ˑ178+102)m 矮塔斜拉桥,塔墩分离㊁塔梁固结体系㊂主梁采用单箱双室变截面预应力混凝土箱梁;桥塔采用双柱式矩形截面;每个索塔设8对斜拉索,斜拉索索体采用环氧涂层高强钢绞线,横向双索面布置;桥墩采用钢筋混凝土实心矩形截面,桩基础㊂通过有限元软件对结构的静力特性㊁抗震性能㊁车-桥耦合进行了分析㊂主要结论及创新点如下:(1)桥梁的强度刚度指标满足规范要求,抗震方案合理,乘车舒适性满足要求;(2)主梁和桥墩之间设置减隔震支座和粘滞阻尼器协同抗震,桥墩在多遇㊁罕遇地震下均满足安全需要;(3)大位移伸缩装置与轨道伸缩调节器合并设置,解决了温度跨度大和纵向大位移问题;(4)主墩研发了承载力1.3ˑ105kN 的大吨位减隔震支座,相关成果可为类似工程提供参考借鉴㊂关键词:铁路桥;矮塔斜拉桥;有砟轨道;桥梁设计;桥梁抗震;减隔震支座;阻尼器;高速铁路中图分类号:U448.13;U448.27㊀㊀文献标识码:A㊀㊀DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.202005130007Design and Innovation of (102+3ˑ178+102)m Extradosed Cable-stayedExtra Large Bridge of Yellow River Bridge onBaotou -Yinchuan High-speed RailwayFENG Wenzhang(China Railway Design Corporation,Tianjin 300308,China)Abstract :The main bridge of Baotou-Yinchuan Railway Bridge is designed as (102+3ˑ178+102)mextradosed cable-stayed extra large bridge across the Yellow River in Dengkou,Inner Mongolia with towerpier separation and tower beam consolidation system.The prestressed concrete box beam adopts singlebox double cell variable cross section.The bridge tower is designed as double column reinforced concretepylon.Epoxy coated high strength steel strand is used to connect the main girder and the pylon,and each pylon has 8pairs of stay cables.Horizontal double cable plane layout is employed.The pier is designed as reinforced concrete solid rectangular section with pile foundation.The static characteristics,seismicresponse and vehicle-bridge coupled vibration of the main bridge are analyzed with FEA software.Themain conclusions and innovations are as follows:(1)The strength and stiffness indexes of the bridgemeet the requirements of the code,the anti-seismic plan is reasonable and the ride comfort satisfies therequirements;(2)Seismic isolation support and viscous damper are installed between the main beam and the pier for coordinated earthquake resistance,and the pier meets the safety needs under frequent and rare earthquakes;(3)The large displacement telescopic device is combined with the rail telescopicregulator to solve the problem of large temperature span and large longitudinal displacement;(4)Themain pier adopts 1.3ˑ105kN large-tonnageseismicisolationbearing,andrelevantachievements can provide references for similarprojects.Key words:railway bridge;extradosed cable-stayed bridge;ballast track;bridge design;bridge seismic;vibration isolation support;damper;high-speed railway引言20世纪80年代,法国工程师Jacgues Mathivat最早提出了矮塔斜拉桥的概念㊂这种桥型在法国诞生之后,没有得到广泛应用,却在日本得到重视㊂日本于20世纪90年代建成了世界上第一座矮塔斜拉桥 小田原港桥[1],随后相继建成了屋代南和屋代北两座铁路桥[2-3]㊁冲原桥㊁蟹泽桥[4]㊁三内丸山桥[5]㊁木泽川桥[6]等㊂我国于2000年建成第一座公铁两用矮塔斜拉桥 芜湖长江大桥[7]㊂随后,矮塔斜拉桥在我国发展迅猛,相继建成漳州战备桥㊁同安银湖大桥等多座矮塔斜拉桥[8-11]㊂2011年,我国建成第一座铁路预应力混凝土矮塔斜拉桥 京沪高铁津沪联络线特大桥[12-13]㊂由于矮塔斜拉桥刚度大,经济性优,施工便捷,在铁路领域得到广泛应用[14-16]㊂商合杭铁路(94.2+220+94.2)m矮塔斜拉桥㊁福平铁路(144+ 288+144)m乌龙江特大桥[17]是其中典型代表㊂铁路矮塔斜拉桥跨度逐渐增大,但联长较短,对长联大跨矮塔斜拉桥缺少足够的研究㊂本文结合包银高铁磴口黄河特大桥(102+3ˑ178+102)m矮塔斜拉桥,对高速铁路长联大跨矮塔斜拉桥的受力性能进行分析,为同类桥型在高速铁路上的运用提供借鉴㊂1㊀工程概况包头至银川铁路工程在磴口县南粮台村附近跨越黄河㊂桥位处左岸有库区围堤,为灌区和农田;右岸为鄂尔多斯低山台地㊂桥位处河道顺直,河宽2.7km,现状主槽宽约600m,主流靠右岸,河道比降为0.14ɢ,该段河势平缓开阔,为典型的库区冲积平原型河道㊂桥址区范围地址以细砂,粉砂,细圆砾土为主㊂磴口黄河特大桥采用ZK活载,双线线间距4.6m,有砟轨道,设计时度250km/h,主桥位于直线,3.5ɢ纵坡上㊂桥址区地震基本烈度8度,地震动峰值加速度0.2g,场地类别Ⅲ类,特征周期分区为二区,地震动反应谱特征周期为0.55s㊂2㊀主桥孔跨布置和桥式方案桥位处黄河规划通航等级为Ⅴ级航道,需满足通航要求㊂桥位处左滩扩宽,主槽进一步缩窄,河势无较大变化,主流靠近右岸㊂桥位位于三盛公库区闸前段,桥位处河道顺直,主槽窄深㊂从历年河势变化分析,右岸稳定,左岸边滩往河心发展,主槽略有萎缩㊂斜拉索加劲方式可有效提高主梁结构刚度,同时考虑通航要求㊁结构受力㊁方便施工㊁经济环保等各方面因素[18],决定采用(102+3ˑ178+102)m矮塔斜拉桥方案㊂主桥结构体系采用塔梁固结,塔墩分离形式㊂主桥全长738m,孔跨布置如图1所示㊂图1㊀包银磴口黄河特大桥主桥桥跨布置(单位:cm)㊀3㊀主桥构造3.1㊀主梁主梁断面如图2所示㊂主梁采用单箱双室㊁直腹板㊁变截面形式,梁高5.5~9.5m,边支点等高段长27.5m,中支点等高段长9m,跨中等高段长29m,变高段长700m,按二次抛物线变化㊂箱梁顶宽13.3m,底宽10.8m,中支点附近箱梁顶宽局部加宽至17.2m,底宽加宽至14.0m㊂顶板厚度除梁端为110cm㊁中支点附近为100cm外,其余均为42cm㊂底板厚度50~163.8cm,底板底部按二次抛物线变化,中支点局部加厚至2m㊂边㊁中腹板厚度均按照50cm~ 70cm~90cm折线变化,中支点腹板局部加厚到110cm㊂全联在端支点㊁中支点㊁跨中处共设置9道横隔板,边支点隔板厚2.45m,中支点隔板厚4.0m,跨中隔板厚0.4m,所有横隔板均设过人孔㊂斜拉索锚固点位置设0.8m宽的半横梁,以提高主梁截面的横向刚度和整体性㊂3.2㊀索塔增加桥塔高度可有效提升主梁刚度[19],本桥梁顶面以上索塔高30m㊂为提高景观效果,塔柱外轮廓作圆形倒角处理㊂塔柱横向宽度均为2.0m,顺桥向宽39第5期冯文章 包银高铁黄河特大桥(102+3ˑ178+102)m矮塔斜拉桥设计及创新3.5m㊂塔柱下端无索区高19.1m㊂桥塔结构如图3所示㊂图2㊀主梁横断面(单位:cm)图3㊀索塔结构(单位:cm)3.3㊀索鞍为便于斜拉索通过,塔柱上部设置索鞍㊂索鞍由多根分丝钢管焊接而成,每根斜拉索穿过一个分丝管㊂索鞍两侧斜拉索通过单侧双向抗滑锚固装置实现抗滑的目的,抗滑移装置和钢铰线无相对滑移和断丝现象㊂3.4㊀斜拉索斜拉索横向为双索面布置,立面为半扇形布置㊂每个索塔设8对斜拉索,塔上索距1.1m,梁上索距约8m㊂斜拉索通过索鞍构造在索塔内通过,两侧对称锚固于梁体㊂索体采用环氧涂层高强钢绞线,抗拉强度标准值为1860MPa㊂3.5㊀桥墩桥主墩采用钢筋混凝土结构,实心矩形变截面,外轮廓做圆形倒角和凹槽处理,2号主墩为固定墩㊂边墩采用普通双线圆端形实体桥墩㊂3.6㊀基础主墩基础采用桩径2.0m的钻孔灌注桩㊂边墩基础采用桩径1.5m的钻孔灌注桩㊂3.7㊀附属设施由于桥体联长较长,温度跨度大,需设置温度调节器㊂桥体位于高烈度震区,需采用减隔震支座,考虑到采用减隔震支座会造成梁端位移增大,按照抗震设计控制梁缝并设置梁端大位移伸缩装置㊂桥体大位移伸缩装置与轨道伸缩调节器合并设置㊂4㊀结构计算4.1㊀结构静力计算采用MIDAS CIVIL(2019)建立空间有限元模型,主梁㊁主塔㊁桥墩采用梁单元模拟,斜拉索采用桁架单元模拟,模型如图4所示㊂图4㊀有限元模型梁塔连接采用主从约束模拟,梁墩的支座连接采用弹性连接模拟㊂桥墩与地基的连接采用节点弹性支撑模拟㊂计算荷载包括恒载㊁活载㊁附加荷载㊁特殊荷载,对结构施工过程和成桥状态进行检算㊂对静活载挠度及梁端转角(考虑温度影响)进行计算分析,其中中跨挠跨比为1/1171,次中跨挠跨比为1/1309,边跨挠跨比为1/2914㊂梁端转角下挠度1.11ɢrad,反弯-1.32ɢrad㊂结果表明,在列车静活载和温度作用共同作用下,主梁竖向变形能够满足刚度要求㊂主梁应力值见表1,可以看出,各种荷载组合作用下,主梁各截面的应力㊁强度安全系数㊁抗裂安全系数满足TB10092 2017‘铁路桥涵混凝土结构设计规范“要求㊂斜拉索采用抗拉强度标准值为1860MPa的环氧涂层高强钢绞线㊂主力组合作用下斜拉索最大拉力4818kN,主力+附加力组合作用下斜拉索最大拉力5059kN;最小强度安全系数2.8;拉索疲劳应力幅90MPa㊂表1㊀主梁截面验算结果项目上缘正应力/MPa下缘正应力/MPamax min max min剪应力/MPa主应力/MPamax min强度安全系数抗裂安全系数上缘下缘主力15.6 2.317.6 1.2 4.0119.65-2.77 2.33 1.39 1.36主力+附加力19.20.817.80.6 4.0919.92-2.85 2.17 1.26 1.30 4.2㊀地震响应分析本桥联长较长,主墩较矮,桥址处地震基本烈度为49铁道标准设计第65卷8度,地震动峰值加速度为0.2g,属于技术复杂㊁修复困难的高速铁路特殊桥梁结构㊂抗震设防目标见表2㊂表2㊀主桥抗震设防目标地震类别主梁/主塔桥墩拉索支座基础运营阶段正常工作正常工作正常工作正常工作正常工作多遇地震弹性工作不发生损坏弹性工作不发生损坏弹性工作不发生损坏正常工作不发生损坏弹性工作设计地震弹性工作附属结构可发生轻微损坏,快速维修后可恢复工作弹性工作不发生损坏弹性工作不发生损坏支座纵横向限位装置剪断,球面摩擦副在水平向自由移动弹性工作罕遇地震基本处于弹性工作状态,可发生轻微损坏局部破坏,经维修后可恢复工作处于弹塑性工作状态,受力较大截面钢筋接近或达到屈服强度,混凝土局部开裂,经维修后可恢复工作弹性工作不发生损坏球面摩擦副在水平向自由移动,阻尼器㊁防落梁装置发挥作用钢筋接近或达到屈服强度㊀㊀通过抗震方案设计比选,确定采用阻尼器+减隔震支座的方案,阻尼器与减隔震布置如图5所示,阻尼器参数如表3所示㊂图5㊀阻尼器布置示意㊀表3㊀阻尼器参数额定阻尼力/kN 额定行程/mm 阻尼系数/kN(m /s)速度指数数量/个5000ʃ3005000α=0.3214000ʃ42014000α=0.31610000ʃ30010000α=0.38本桥设计采用1倍多遇地震(考虑桥梁重要性系数1.5)时普通支座的水平反力作为减隔震支座的水平极限承载力,即当桥梁承受地震超过多遇地震水准时,支座的限位装置解除约束,减隔震支座发挥相应作用㊂桥体采用减隔震支座最大承载力1.3ˑ105kN㊂考虑到罕遇地震工况下桥塔㊁梁㊁减隔震系统协同运动,按多遇地震工况(考虑1.5倍放大系数)下计算桥塔截面配筋㊂采用以上设计参数,对结构进行多遇地震㊁设计地震及罕遇地震工况下的抗震计算分析,分析结果如表4~表8所示㊂表4㊀多遇地震墩底内力项目联间墩1主墩1制动墩2主墩3主墩4联间墩2联间墩1主墩1制动墩2主墩3主墩4联间墩2荷载多遇地震纵向多遇地震横向纵横向剪力/kN 纵横向弯矩/(kN㊃m)2.64ˑ103 2.55ˑ1045.14ˑ1036.22ˑ1043.04ˑ1045.56ˑ1055.17ˑ1036.28ˑ1045.16ˑ103 6.41ˑ1042.99ˑ103 4.87ˑ1044.10ˑ103 6.91ˑ1041.31ˑ1043.62ˑ1051.59ˑ1044.59ˑ1051.55ˑ1044.58ˑ1051.34ˑ104 3.99ˑ1055.92ˑ1031.24ˑ105表5㊀设计地震墩底内力(减隔震支座+阻尼器)项目联间墩1主墩1制动墩2主墩3主墩4联间墩2联间墩1主墩1制动墩2主墩3主墩4联间墩2荷载设计地震纵向设计地震横向纵横向剪力/kN 纵横向弯矩/(kN㊃m)7.52ˑ103 1.19ˑ1053.05ˑ104 5.47ˑ1053.03ˑ104 5.57ˑ1052.98ˑ104 5.24ˑ1053.56ˑ104 5.98ˑ1058.11ˑ103 1.56ˑ1051.22ˑ104 2.62ˑ1052.68ˑ1047.80ˑ1053.24ˑ1049.13ˑ1052.72ˑ1047.67ˑ1052.52ˑ1047.44ˑ1051.05ˑ1042.51ˑ105表6㊀罕遇地震墩底内力(支座硬抗)项目联间墩1主墩1制动墩2主墩3主墩4联间墩2联间墩1主墩1制动墩2主墩3主墩4联间墩2荷载罕遇地震纵向罕遇地震横向纵横向剪力/kN 纵横向弯矩/(kN㊃m)1.34ˑ1041.63ˑ1052.95ˑ1043.48ˑ1051.49ˑ105 2.72ˑ1062.86ˑ104 3.26ˑ1052.59ˑ104 3.12ˑ1051.64ˑ104 2.60ˑ1052.51ˑ1044.97ˑ1056.54ˑ104 2.08ˑ1069.86ˑ104 2.57ˑ1068.89ˑ104 2.37ˑ1067.25ˑ104 2.09ˑ1063.45ˑ1047.28ˑ105表7㊀罕遇地震墩底内力(减隔震支座+阻尼器)项目联间墩1主墩1制动墩2主墩3主墩4联间墩2联间墩1主墩1制动墩2主墩3主墩4联间墩2荷载罕遇地震纵向罕遇地震横向纵横向剪力/kN 纵横向弯矩/(kN㊃m)1.13ˑ104 1.78ˑ1055.06ˑ1049.25ˑ1055.24ˑ1049.90ˑ1054.85ˑ1048.72ˑ1055.33ˑ1049.86ˑ1051.56ˑ1042.82ˑ1052.23ˑ104 5.53ˑ1054.07ˑ104 1.17ˑ1064.75ˑ104 1.33ˑ1064.16ˑ104 1.15ˑ1063.73ˑ104 1.16ˑ1062.42ˑ1045.59ˑ10559第5期冯文章 包银高铁黄河特大桥(102+3ˑ178+102)m 矮塔斜拉桥设计及创新表8㊀墩底抗震最大承载弯矩kN㊃m类别主墩纵向主墩横向弹性弯矩(多遇地震㊁设计地震)7.60ˑ105 1.62ˑ106屈服弯矩(罕遇地震)9.96ˑ105 1.98ˑ106由计算结果可知,多遇和设计地震工况下桥墩墩底弯矩均在墩底弹性弯矩以内,罕遇地震工况下桥墩墩底弯矩均在墩底屈服弯矩以内,说明桥墩在多遇㊁罕遇地震下均满足安全需要㊂4.3车-桥耦合分析为对列车过桥时的舒适性㊁安全性进行研究,本桥进行了车-桥耦合动力分析[20]㊂主桥前10阶自振特性如表9所示㊂表9㊀主桥前10阶自振特性阶数自振频率/Hz振型主要特点10.255塔梁纵飘20.470塔梁竖弯30.611塔梁横弯40.621塔梁横弯50.649塔梁横弯60.701塔梁竖弯70.832塔梁横弯80.868塔梁横弯90.990塔梁竖弯10 1.045塔梁横弯根据车-桥耦合动力分析的结果,当CRH3高速列车以200~300km/h的速度通过桥梁时,桥梁的动力响应均在容许范围之内,列车横向㊁竖向振动加速度满足均限值要求;当CRH3高速列车以200~250km/h (设计速度段)的速度通过桥梁时,列车乘坐舒适性指标可达到规定的 优秀 标准以上,以275~300km/h (检算速度段)的速度通过桥梁时,列车的乘坐舒适性也能够达到规定的 良好 标准以上㊂5㊀结论包银高铁磴口黄河特大桥为目前我国联长最长的高速铁路矮塔斜拉桥,结构采用塔梁固结\墩梁分离体系㊂对结构的静力㊁地震响应和车-桥耦合进行分析,结果表明,各项指标满足设计要求㊂主要创新点如下㊂(1)地震基本烈度为8度,地震动峰值加速度为0.2g,联长738m,为给桥墩和基础设计提供优化空间,在主梁和桥墩之间设置减隔震支座和粘滞阻尼器协同抗震㊂计算结果表明,协同抗震体系下,桥墩在多遇㊁罕遇地震下均满足安全需要㊂(2)大位移伸缩装置与轨道伸缩调节器合并设置,解决了桥体温度跨度大和减隔震支座引起的纵向大位移问题㊂(3)本桥主墩采用承载力130000kN的大吨位减隔震支座,支座进行了专门研发㊂包银磴口黄河特大桥计划于2020年开工建设, 2023年建成通车㊂参考文献:[1]㊀黎祖华.小田原港桥的施工[J].国外桥梁,1995(2):81-86.[2]㊀彭月燊.双线铁路PC斜拉桥屋代南㊁北桥的技术特点[J].国外桥梁,1996(1):1-6.[3]㊀严国敏.试谈 部分斜拉桥 日本屋代南桥㊁屋代北桥㊁小田原港桥[J].国外桥梁,1996(1):47-50.[4]㊀刘岚,严国敏.3跨连续部分斜拉PC箱梁桥 蟹泽大桥[J].国外桥梁,1996(2):18-20.[5]㊀Shinichi Tamai,Kenji Shimizu.The long spanned bridge for deflec-tion-restricted high speed rail-SANNAI-MARUYAMA Bridge[C].World Congress on Railway 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三跨矮塔斜拉桥设计发布时间：2021-01-06T16:02:10.603Z 来源：《基层建设》2020年第25期作者：刘从新刘燕飞[导读] 摘要：昌九快速路跨线桥是一座三跨矮塔斜拉桥，桥梁跨径布置65+120+65=250m，桥宽12.75m，主塔采用混凝土V型塔，主梁采用单箱双室截面预应力混凝土箱梁，钻孔灌注桩基础。
中国市政工程西北设计研究院有限公司武汉 430000摘要：昌九快速路跨线桥是一座三跨矮塔斜拉桥，桥梁跨径布置65+120+65=250m，桥宽12.75m，主塔采用混凝土V型塔，主梁采用单箱双室截面预应力混凝土箱梁，钻孔灌注桩基础。
通过结构计算分析，该桥各构件受力均能满足要求。
关键词：矮塔斜拉桥三跨计算随着我国经济水平的不断发展，交通事业及城市基础设施建设取得了举世瞩目的成就。
桥梁存在占地小、整体性好、沉降小、行车舒适性高、节省土地资源等诸多优势，在交通行业及市政基础设施建设中得到广泛应用。
市政桥梁常用的结构形式为钢结构或混凝土结构的梁式桥，但由于跨越路口、施工、景观等多方面的要求，拱桥、斜拉桥、悬索桥等特殊结构桥梁使用的频率越来越高。
斜拉桥造型优美、刚度大、跨越能力强、结构安全性可靠，是大跨度桥梁的首选结构形式。
矮塔斜拉桥属于斜拉桥的一种，其受力介于斜拉桥与连续梁桥之间，与连续梁相比，其具有结构轻盈、跨越能力大等优势，与斜拉桥相比，其造价较低、施工难度小。
因此，在特定的桥位条件下，矮塔斜拉桥具备自身独有的优势，今年来应用越来越广泛。
1 概述1.1 工程概况本工程沿线经过八里湖新区和柴桑区，是九江市快速骨架路网体系“五纵五横”中的一纵，串联起主城中心区与八里湖新区、柴桑区和高铁新区，是完善快速路网的重要组成部分，是服务庐山索道和高铁站的快速通道，建设意义十分重大。
本桥位于高速收费口附近，上跨城市快速路，有一定的景观要求；同时桥位离收费站仅230m，桥梁不宜采用高耸结构，以免吸引过往车辆太多的注意，影响交通安全。
