铁路矮塔斜拉桥单箱多室截面横向受力研究
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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。