大跨度铁路悬索桥结构刚度敏感性研究
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索桥 为 工程实 例 ，从结 构动 力特 性 、车一桥 耦合 振 动 、静 风和抖 振 响应 ３个方 面 ，研究 梁 、塔 、索 等
伦 式桁 架 ，节 间长度 １． １５ｍ，桁 高 １ ３ｍ，上 桁 宽 ３ ０ｍ，下桁 宽 ２ ０ｍ。桁 架梁 结构 形式 如 图 ２所示 。
、 ｒ
要 ：桥梁刚度参数的确定在大跨度桥梁 总体设计 中非常 重要 ，结合某 大跨度 铁路专用悬 索桥方 案 ，从
，－
结构动力特性 、车辆走行性和风致抖振响应 ３个方 面 ，分析梁 、塔 、索等构 件刚度对 桥梁性 能的影响 ，并 对大
／
跨度铁路悬索桥刚度评价指标进行研究 ，结果表 明 ：桁 宽 的增 大能够 较显著地 增大桥 梁横弯基频 ，桁 宽过小 时
基 金 项 目 ： 国家 自然科学基金资助项 目 （０ ０ ０ ６ ；教育部新世纪优秀人才支持计划项 目 （ Ｅ －６０ ０ ） ５ ５８ ３ ） ＮＣ Ｔ ０ —８ ２ ；四川省杰 出青年学科带头 人 计 划 项 ｆ （ ０ ９１ ０ ） ｊ ２ ０ ５４ ６
作者简介 ：李永乐 （９ ２ ） １７ ，男，河南 洛阳人 ，教授 ，博士 ，博士生 导师 。
第３ 卷 ， ４ ２ 第 期
２ ０ １ １年 ７月
文章 编 号 ：１０ —６ ２ （０ １ ４０２ —７ ０ １４ ３ ２ １ ）０—０ ４０
中 国 铁 道 科 学
ＣＨＩ ＮＡ ＲＡＩ ＡＹ ＩＷ ＳＣＩ ＥＮＣＥ
Ｖｏ ． ２ １ ３ Ｎｏ ４ ．
Ｊｌ ｕｙ，２ １ ０ｌ
限。
关键 词 ：铁路悬索桥 ；大跨度 ；结构 刚度 ；动力特性 ；乍桥耦合振动 ；静Ｊ 响应 ；抖振 ｘ Ｌ
中 图 分 类 号 ：ｕ４ ８ ２ ４．５ 文 献 标 识 码 ：Ａ
大跨度 桥 梁 ，特 别是 斜拉 桥或 悬索 桥 ，结 构柔
性大 ，结 构 刚度 对 设 计 的控 制 有 着 较 大 影 响 。然
桥 梁 会 产 生 横 向剧 期 性 振 动 ，宽 跨 比 限值 建 议 取 为 １ ２ － １３ ；随 着 桁 高 减 小 ， 年辆 向加 速 度 显 著 增 加 ，高 ／ｏ ／ ５
跨 比限值建议取为 １ ７ ￣１ ｌｏ ／ ｏ ／ ｏ ；主缆 刚度 增大会 使桥梁扭 转和竖 向基 频明 显提高 ；桥 塔刚度 及恒载 的影 响有
大 跨 度铁 路 悬 索桥 结构 刚度 敏 感 性研 究
李永 乐 ， 宪棠 ， 蔡 安伟胜 ，何庭 国 。
（．西南交通大学 桥梁 ＿程 系，四川 成都 ６０ ３ ；２ １ ［ １ ０ １ ．， 州市市政Ｔ程设计研究院 ，Ｊ 广州 ５ ０ ６ ； 东 １０ ０ ３ ．中铁二 院工程集 团有 限公 司，四川 成都 摘 ６０３ ） １ ０ １
３ ０ｋ ・ ＿ 共 ５ 。车辆 及 桥 梁 响应 的评判 标 准 ５ ｍ ｈ。 种 参考 《 速铁 路设 计规 范 》 （ 高 试行 ）１ 。 ［３ ３
【 主横梁主桥钢桁 断面 ａ 】
１３ 风 致抖 振响 应分 析 ．
采用 频域 方法 研究 抖振 响应 问题 。假设 结构 为 线性 并且 激励 为平 稳 随机过 程 ，采用 傅立 叶变换 技
该 桥 总 体 布置 如 图 １所 示 ，桥 梁 主跨 ８ ８Ｉ ， ２ Ｉ Ｔ 主缆 垂度 ７ ． ７ｉ ，矢跨 比 １ １． 。采用 混凝 土 门 ８８ ｎ ／０５
而 ，目前 规范 对桥 梁刚度 限值 的规 定是 基 于中小跨 度桥 梁动 力分 析 和 实 测试 验ｌ ］ 到 的 ，对 于 此 类 】得
１ 分析 方 法
本文从 结 构动力 特性 、车一 桥 耦合振 动 、静风
收 稿 日期 ： ２ １—７３ ；修 订 日期 ：２ １ ５１ ０ ００ —０ ０ 卜Ｏ Ｏ
１ １ 结构 动 力特性分 析 ．
通过铁 路悬 索桥 结构 刚度参 数敏感 性 分析 ，町
充分 了解 大跨度 铁路 悬索桥 主 梁 、塔 等 的参数对 结 尤 Nhomakorabea迫切 。
在辅 助墩 处设 置竖 向 限位 支座 ；桥 塔与 加劲梁 下 弦
杆 接触处 设置 横 向 、竖 向和纵 向限位支 座 ，在 横 向 风 力作用 时 ，桥塔 和加劲 梁上 弦杆 接触 处 没置 横 向 限位 支座 ；主缆两 端采 用地锚 锚 固 。加 劲梁采 用华
本 文 以主跨 ８ ８ｉ 大跨 度 单 线 铁 路 专 用 悬 ２ ｎ的
构 件 刚度对桥 梁性 能 的影 响 。
～
Ｉ一
， ●
『 … ＼ 、 １ ３７ ｌ＼ ０７ 、 ‘ Ｉ Ｊ ｘ ． … ３ ２ ￣ ２ ４
／ 厂
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卜 ＼ ＼
冈 １ 总体布
Ａ觞
意 （ 单位 ：ｍ）
和抖 振响应 ３ 方面研 究 刚度对 结构性 能 的影 响 。 个
第 ４期
大跨度铁路悬索桥结构 刚度 敏感 性研究
２ ５
法进 行 ，并 根据 Ｈｅｔ 理论 确定 轮轨 接触斑 ，采用 ｒｚ
Ｋａｋ ｒ 性 理 论 表 达 轮 轨 间 的 蠕 滑 力 。 以 德 国 ｌｅ 线 Ｉ Ｅ列 车为 研究 对 象 ，建 立 ２ 个 自由度 的空 间 四 Ｃ １ 轴 二系悬 挂 车辆模 型进 行模 拟 。本文 中列 车编 组为 ２ （ 车 ＋拖车 ＋动 车 ＋ 动车 ＋动 车 ＋ 动 车 ＋拖 × 动 车＋动车） ，计 算 车 速 为 １０ ０ ，２０ ０ ５ ，２０ ５ ，３０和
、 Ｉ ３ ００ ０ ０ ｒ
大跨 度桥 梁 已经不适 用 。因此 ，针对大 跨度 铁路 桥
式桥 塔 ，桥塔 高 １５ｍ。加 劲 梁 采 用 连 续 体 系 ，２ ９ 个边 跨各设 置 １个辅 助 墩 ，外 边 跨 （ 助 墩 外 侧 ） 辅
不悬 吊吊索 。主梁 边 墩 处设 横 向和 竖 向限位 支 座 ；
梁 ，特别 是大 跨度 铁路 悬索桥 梁 展开 刚度研 究显 得
伦 式桁 架 ，节 间长度 １． １５ｍ，桁 高 １ ３ｍ，上 桁 宽 ３ ０ｍ，下桁 宽 ２ ０ｍ。桁 架梁 结构 形式 如 图 ２所示 。
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跨度铁路悬索桥刚度评价指标进行研究 ，结果表 明 ：桁 宽 的增 大能够 较显著地 增大桥 梁横弯基频 ，桁 宽过小 时
基 金 项 目 ： 国家 自然科学基金资助项 目 （０ ０ ０ ６ ；教育部新世纪优秀人才支持计划项 目 （ Ｅ －６０ ０ ） ５ ５８ ３ ） ＮＣ Ｔ ０ —８ ２ ；四川省杰 出青年学科带头 人 计 划 项 ｆ （ ０ ９１ ０ ） ｊ ２ ０ ５４ ６
作者简介 ：李永乐 （９ ２ ） １７ ，男，河南 洛阳人 ，教授 ，博士 ，博士生 导师 。
第３ 卷 ， ４ ２ 第 期
２ ０ １ １年 ７月
文章 编 号 ：１０ —６ ２ （０ １ ４０２ —７ ０ １４ ３ ２ １ ）０—０ ４０
中 国 铁 道 科 学
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关键 词 ：铁路悬索桥 ；大跨度 ；结构 刚度 ；动力特性 ；乍桥耦合振动 ；静Ｊ 响应 ；抖振 ｘ Ｌ
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大跨度 桥 梁 ，特 别是 斜拉 桥或 悬索 桥 ，结 构柔
性大 ，结 构 刚度 对 设 计 的控 制 有 着 较 大 影 响 。然
桥 梁 会 产 生 横 向剧 期 性 振 动 ，宽 跨 比 限值 建 议 取 为 １ ２ － １３ ；随 着 桁 高 减 小 ， 年辆 向加 速 度 显 著 增 加 ，高 ／ｏ ／ ５
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大 跨 度铁 路 悬 索桥 结构 刚度 敏 感 性研 究
李永 乐 ， 宪棠 ， 蔡 安伟胜 ，何庭 国 。
（．西南交通大学 桥梁 ＿程 系，四川 成都 ６０ ３ ；２ １ ［ １ ０ １ ．， 州市市政Ｔ程设计研究院 ，Ｊ 广州 ５ ０ ６ ； 东 １０ ０ ３ ．中铁二 院工程集 团有 限公 司，四川 成都 摘 ６０３ ） １ ０ １
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１３ 风 致抖 振响 应分 析 ．
采用 频域 方法 研究 抖振 响应 问题 。假设 结构 为 线性 并且 激励 为平 稳 随机过 程 ，采用 傅立 叶变换 技
该 桥 总 体 布置 如 图 １所 示 ，桥 梁 主跨 ８ ８Ｉ ， ２ Ｉ Ｔ 主缆 垂度 ７ ． ７ｉ ，矢跨 比 １ １． 。采用 混凝 土 门 ８８ ｎ ／０５
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１ 分析 方 法
本文从 结 构动力 特性 、车一 桥 耦合振 动 、静风
收 稿 日期 ： ２ １—７３ ；修 订 日期 ：２ １ ５１ ０ ００ —０ ０ 卜Ｏ Ｏ
１ １ 结构 动 力特性分 析 ．
通过铁 路悬 索桥 结构 刚度参 数敏感 性 分析 ，町
充分 了解 大跨度 铁路 悬索桥 主 梁 、塔 等 的参数对 结 尤 Nhomakorabea迫切 。
在辅 助墩 处设 置竖 向 限位 支座 ；桥 塔与 加劲梁 下 弦
杆 接触处 设置 横 向 、竖 向和纵 向限位支 座 ，在 横 向 风 力作用 时 ，桥塔 和加劲 梁上 弦杆 接触 处 没置 横 向 限位 支座 ；主缆两 端采 用地锚 锚 固 。加 劲梁采 用华
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大跨度铁路悬索桥结构 刚度 敏感 性研究
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法进 行 ，并 根据 Ｈｅｔ 理论 确定 轮轨 接触斑 ，采用 ｒｚ
Ｋａｋ ｒ 性 理 论 表 达 轮 轨 间 的 蠕 滑 力 。 以 德 国 ｌｅ 线 Ｉ Ｅ列 车为 研究 对 象 ，建 立 ２ 个 自由度 的空 间 四 Ｃ １ 轴 二系悬 挂 车辆模 型进 行模 拟 。本文 中列 车编 组为 ２ （ 车 ＋拖车 ＋动 车 ＋ 动车 ＋动 车 ＋ 动 车 ＋拖 × 动 车＋动车） ，计 算 车 速 为 １０ ０ ，２０ ０ ５ ，２０ ５ ，３０和
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大跨 度桥 梁 已经不适 用 。因此 ，针对大 跨度 铁路 桥
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梁 ，特别 是大 跨度 铁路 悬索桥 梁 展开 刚度研 究显 得
