特大跨度鐵路勁性骨架混凝土拱橋結構選型及關鍵力學問題研究.pdf

1、隨著我國客運專線的高速發(fā)展，鐵路橋梁的跨度也在不斷增大，其中以在平原地區(qū)跨越長江的武漢天興洲大橋(主跨504 m斜拉橋)和南京大勝關橋(主跨336 m下承式鋼桁拱橋)最具代表性。但當線路跨越山區(qū)深谷時，受橋位處地形以及施工場地和運輸條件等限制，鋼斜拉橋及桁拱橋較難實施?；炷凉皹蛞云鋭偠却?、承載能力強、施工方便、受溫度變化影響小及與地形協(xié)調等諸多優(yōu)點，成為在山區(qū)修建大跨度鐵路橋梁的首選。目前國內外已建成的跨度超過300 m的混凝土拱橋僅

2、有6座，且均為公路橋，在客運專線上還沒有先例。如何在山區(qū)修建高標準鐵路客運專線特大跨度混凝土拱橋，是目前面臨的重要研究課題。本文以在建的滬昆客專北盤江特大橋(主跨445 m上承式混凝土拱橋)為工程背景，在特大跨度鐵路勁性骨架混凝土拱橋的結構選型、橋梁施工全過程的力學行為(結構靜力、混凝土的長期收縮徐變及非線性穩(wěn)定性)和車橋耦合振動方面開展了研究，具體內容如下：
　　(1)查閱國內外相關文獻，調研了特大跨度混凝土拱橋的橋型結構現狀，

3、提出山區(qū)客運專線鐵路修建特大跨度混凝土拱橋需研究的關鍵力學問題，并系統(tǒng)的總結了特大跨度鐵路混凝土拱橋設計理論框架。
　　(2)論述了橋梁結構的概念設計理論，基于橋梁概念設計理論，從合理結構體系的選擇、施工方法的選擇和重要設計參數的優(yōu)化及調整三個方面出發(fā)，研究了客運專線鐵路特大跨度混凝土拱橋的結構選型。提出了經濟合理結構型式、綜合最優(yōu)的施工方案和重要設計參數的選取原則。
　　(3)提出了特大跨度鐵路混凝土拱橋勁性骨架施工全過程

4、的結構靜力關鍵問題。針對提出的關鍵問題，對背景工程的施工全過程勁性骨架應力變化規(guī)律、主拱外包混凝土的應力控制及調整和主拱預拱度設置等進行了詳細分析。
　　(4)對特大跨度鋼筋混凝土拱橋的長期收縮徐變行為進行了確定性分析。并基于MC90收縮徐變模型和LHS拉丁超立方抽樣技術，研究了特大跨度混凝土拱橋收縮徐變行為的隨機性，同時對背景工程主拱的長期收縮徐變下?lián)现颠M行了預測。
　　(5)研究了特大跨度勁性骨架混凝土拱橋主拱施工全過程

5、的結構整體非線性穩(wěn)定性(考慮了幾何非線性、材料非線性及單根構件極限承載力的影響)。分析得到背景工程主拱施工全過程結構非線性穩(wěn)定安全系數，并對其施工全過程的整體穩(wěn)定進行評價，確定了整體穩(wěn)定性的最不利控制性工況。
　　(6)研究了主拱的構造寬度和高度對車橋耦合振動響應的影響，綜合比較確定了背景工程經濟合理的主拱截面構造尺寸。在此基礎上，采用將殘余徐變和溫度變形作為初始橋面不平順疊加到軌道不平順中的方法，對溫度及殘余徐變變形對其高速列車