文档名：高速铁路无砟轨道斜拉桥刚度理论分析与设计参数研究
摘要：为研究高速铁路无砟轨道斜拉桥的刚度特征以及合理结构设计参数,采用理论公式推导、数值分析等手段,得到结构设计参数刚度影响解析公式及其影响规律,用于指导桥梁设计.首先引入索梁活载刚度比的概念,通过建立斜拉桥主梁多点支承连续梁的三弯矩方程得到主梁刚度,通过考虑主塔变形和拉索伸长量得到斜拉索等效刚度,进而给出斜拉桥整体刚度、索梁活载刚度比和主梁跨中挠度的理论公式,并基于理论公式得出主梁惯性矩、斜拉索倾角、塔高以及拉索面积对斜拉桥整体刚度的影响.以广湛铁路东平水道特大桥主桥(67.5+60+60+350+60+60+67.5)m钢箱混合组合梁无砟轨道斜拉桥为例,通过对比跨中活载位移理论解与数值解验证本文理论公式的准确性,进而采用理论公式分析结构设计参数对桥梁刚度的影响.研究结果表明:随拉索倾角增大或者塔高增加,主梁的跨中位移先减小后增大,索梁活载刚度比先增大再减小,拉索倾角为29.2°～73.9°时主梁跨中位移达到最小值36.4cm,此时索梁活载刚度比为15.4.随着主梁的梁高增加,主梁跨中位移减小,索梁活载刚度比减小,但是减小幅度较为缓慢.拉索面积增大,主梁跨中活载位移减小,索梁活载刚度比增加.提出了桥梁合理梁高、塔高和斜拉索规格及拉索面积.桥梁结构静动力检算、桥上轨道静态高低不平顺验算以及无砟轨道受力与层间压缩量等检算结果均表明,该桥具有良好的安全性和行车平稳性.
Abstract：Inordertostudythestiffnesscharacteristicsandproperstructuralparametersofhigh-speedrailwaycable-stayedbridgewithballastlesstrack,theoreticalanalysisandnumericalsimulationwerecarriedout.Analyticformulaewereobtainedtocalculatetheinfluenceofstructuralparametersonstiffness.Firstly,conceptofcablebeamstiffnessratiowasproposedtoanalyzethestiffnesscharacteristics.Thenstiffnessexpressionofmainbeamwasderivedfromthree-momentequationwhichthebeamofcable-stayedbridgewasequivalenttomulti-supportcontinuousbeam.Equivalentstiffnessexpressionofstayed-cablewasobtainedafterconsideringthepylondeformationandelongationofstayed-cable.Andthetheoreticalformulaewerededucedincludingoverallstiffnessofcable-stayedbridge,cablebeamstiffnessratio,andverticaldeflectionatmid-span.Theinfluenceofdesignparametersoncable-staybridgeoverallstiffnesswascalculatedmainlyconsideringmomentofinertiaofmainbeam,inclinedangleofstayed-cable,pylonheight,andthestayed-cablecrosssectionalarea.Asteel-concretehybridcompositeboxbeamcable-stayedbridge,crossingtheDongpingWaterwayinGuangzhou-ZhanjiangRailway,wasanalyzedasapracticalexamplewithspanarrangementof(67.5+60+60+350+60+60+67.5)m.Firstly,theaccuracyoftheproposedtheoreticalformulaewasverifiedthroughcomparisonbetweenthetheoreticalsolutionandnumericalresultofdeflectionatmid-spanunderlive-load.Thentheinfluenceofstructuralparametersonbridgestiffnesswasanalyzed.Resultsshowthatthedisplacementatthemid-spanofmainbeamdecreasesfirstlywithincreaseofcableinclinationorpylonheight,andthenincreases.Thecablebeamstiffnessratioincreasesfirstly,andthendecreases.Whenthecableinclinationisfrom29.2°to73.9°,thedisplacementatmid-spanofmainbeamreachestheminimumvalueof36.4cmandthecablebeamstiffnessratiois15.3.Withtheincreaseofthebeamheight,themid-spandeflectionofthemainbeamdecreases,andthecablebeamstiffnessratioalsodecreasesslowly.Withtheincreaseofcablearea,deflectionatmid-spanofthemainbeamunderliveloaddecreasesandthecablebeamstiffnessratioincreases.Thustheproperbeamheight,pylonheight,stay-cabletypeanditsareaareproposed.Resultsofbridgestructuralstaticanalysis,trackstructurestressandinterlayercompressionshowthatthestructuralperformancerequirementscanbefullysatisfiedfrombridgeandtrackaspects.Train-bridgecoupledvibrationcharacteristicsandtrackverticalprofileirregularitycheckalsoshowthattrainrunningsafetyandcomfortcanbeguaranteed.
作者：孙宗磊 郭辉 向律楷 Author：SUNZonglei GUOHui XIANGLükai
作者单位：西南交通大学土木工程学院,四川成都610031中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所,北京100081中铁二院工程集团有限责任公司,四川成都610031
刊名：铁道科学与工程学报 ISTICPKU
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(5)
分类号：U24
关键词：高速铁路 斜拉桥 混合组合梁 索梁活载刚度比 静力分析 车桥耦合动力分析 轨道静态高低不平顺
Keywords：highspeedrailway cable-stayedbridge hybridcompositebeam cablebeamstiffnessratio staticanalysis train-bridgecoupledvibrationanalysis trackverticalprofileirregularity
机标分类号：U448.27TU318TP311.5
在线出版日期：2024年7月8日
基金项目：国家重点研发计划，中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划，中国铁道科学研究院院基金重大课题，国家自然科学基金高速铁路无砟轨道斜拉桥刚度理论分析与设计参数研究[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(5)孙宗磊 郭辉 向律楷为研究高速铁路无砟轨道斜拉桥的刚度特征以及合理结构设计参数,采用理论公式推导、数值分析等手段,得到结构设计参数刚度影响解析公式及其影响规律,用于指导桥梁设计.首先引入索梁活载刚度比的概念,通过建立斜拉桥主梁多...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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