大跨度鐵路懸索橋設計

第1章

1緒論

1.1我國鐵路橋梁的跨越歷程1

1.2我國大跨度懸索橋的起步與發(fā)展6

1.3國外鐵路懸索橋的技術發(fā)展與現(xiàn)狀9

1.4大跨度鐵路懸索橋設計面臨的問題和挑戰(zhàn)14

參考文獻15第2章

16鐵路懸索橋橋位、橋式和橋跨結(jié)構

2.1鐵路橋位選擇16

2.1.1大跨度橋梁橋位選擇的基本要求16

2.1.2各類河段上橋位選擇的具體要求17

2.1.3橋位選擇的多方案性和全面性18

2.2懸索橋橋式與橋跨結(jié)構18

2.2.1單跨懸索橋18

2.2.2三跨懸索橋19

2.2.3多塔懸索橋19

2.2.4聯(lián)袂多跨懸索橋20

2.2.5斜拉懸吊組合懸索橋20

2.2.6其他組合結(jié)構懸索橋23

2.3懸索橋孔跨布置25

2.4橋位及橋式比選工程案例25

2.4.1五峰山長江大橋橋位選擇25

2.4.2滬通長江大橋橋位選擇26

2.5五峰山長江大橋橋式選擇27

2.5.1主跨1036m懸索橋方案27

2.5.2主跨1036m斜拉橋方案27

2.5.3懸索橋和斜拉橋方案比選28

2.6滬通長江大橋橋式選擇30

2.6.1主跨1008m斜拉橋方案30

2.6.2雙主跨1008m懸索橋聯(lián)袂布置方案30

參考文獻31第3章

32大跨度鐵路橋梁加載模式

3.1鐵路橋梁活載標準的發(fā)展33

3.1.1國際鐵路聯(lián)盟對列車設計荷載的規(guī)定33

3.1.2日本對列車設計荷載的規(guī)定34

3.1.3我國列車設計荷載的演變36

3.2列車加載長度的確定37

3.2.1列車加載長度37

3.2.2列車荷載加載長度對橋梁受力性能的影響40

3.3多線列車荷載折減41

3.3.1計算模型及關鍵構件內(nèi)力歷程曲線42

3.3.2吊索索力多線折減系數(shù)43

3.3.3主纜拉力多線折減系數(shù)44

3.3.4主塔內(nèi)力多線折減系數(shù)44

3.3.5鋼桁梁主要桿件內(nèi)力多線折減系數(shù)44

3.4列車與汽車荷載組合45

3.4.1吊索索力組合系數(shù)45

3.4.2主纜拉力組合系數(shù)46

3.4.3主塔內(nèi)力組合系數(shù)47

3.4.4主桁梁內(nèi)力組合系數(shù)48

參考文獻49第4章

50鐵路懸索橋合理剛度

4.1國外大跨度鐵路懸索橋剛度50

4.2鐵路運營最小豎曲線半徑51

4.3最小平曲線半徑要求51

4.4鐵路懸索橋建議剛度54

參考文獻55第5章

56鐵路懸索橋結(jié)構構造

5.1主纜56

5.1.1主纜根數(shù)56

5.1.2主纜構成方式57

5.1.3主纜安全系數(shù)58

5.2加勁梁59

5.2.1鐵路懸索橋加勁梁59

5.2.2鋼桁加勁梁基本類型59

5.2.3鋼桁加勁梁主桁片數(shù)60

5.2.4鋼桁加勁梁主桁橫斷面布置與桁寬60

5.2.5鋼桁加勁梁節(jié)間長度63

5.2.6鋼桁加勁梁桁高63

5.3鐵路鋼桁加勁梁橋面結(jié)構64

5.3.1公路橋面形式65

5.3.2鐵路橋面形式66

5.4鞍座結(jié)構70

5.4.1主索鞍基本形式70

5.4.2主索鞍結(jié)構設計70

5.4.3散索鞍基本形式70

5.4.4散索鞍結(jié)構設計71

5.4.5超大型鞍座的制作加工72

5.5吊索及大直徑索夾73

5.62000MPa鍍鋅鋁合金超高強度鋼絲74

參考文獻76第6章

77鐵路懸索橋梁端伸縮結(jié)構

6.1大跨度鐵路橋梁梁端伸縮裝置及性能77

6.1.1下承式梁端軌道伸縮構造77

6.1.2上承式梁端軌道伸縮構造81

6.1.3既有梁端軌道伸縮構造及其使用性能調(diào)研85

6.2大跨度鐵路懸索橋梁端軌道伸縮構造設計88

6.2.1鐵路懸索橋梁端軌道伸縮裝置總體布置88

6.2.2鐵路懸索橋梁端伸縮裝置軌枕設置90

6.3大跨度鐵路懸索橋公路橋面伸縮縫特點及選型91

6.3.1模數(shù)式橋梁伸縮裝置91

6.3.2單元式多向變位梳形板橋梁伸縮裝置92

6.4大跨度鐵路懸索橋公路橋面鋪裝96

6.4.1環(huán)氧瀝青混凝土97

6.4.2澆筑式GA及復合澆筑式瀝青混凝土 98

6.4.3ERS體系鋪裝99

6.4.4ECO改性聚氨酯鋪裝100

參考文獻101第7章

102鐵路懸索橋抗風抗震分析

7.1風對橋梁的作用 102

7.1.1靜力作用103

7.1.2動力作用103

7.2橋梁抗風數(shù)值計算方法109

7.2.1公式計算109

7.2.2流固耦合計算112

7.2.3全橋三維抖振計算113

7.2.4全橋三維顫振計算116

7.3五峰山長江大橋鐵路懸索橋抗風計算120

7.3.1風場研究120

7.3.2橋梁結(jié)構動力特性121

7.3.3顫振臨界風速公式計算127

7.3.4顫振臨界風速流固耦合數(shù)值計算128

7.4五峰山長江大橋鐵路懸索橋風洞試驗130

7.4.1抗風性能概述130

7.4.2主梁節(jié)段模型風洞試驗132

7.4.3成橋與典型施工狀態(tài)全橋氣動彈性模型風洞試驗135

7.4.4結(jié)構風致響應分析137

7.4.5抗風試驗研究主要結(jié)論137

7.5地震對橋梁的作用138

7.5.1懸索橋抗震設計動力特性分析139

7.5.2橋梁抗震計算分析方法140

7.5.3抗震設防標準的確定142

7.5.4五峰山長江大橋鐵路懸索橋抗震計算分析143

參考文獻146第8章

147鐵路懸索橋風車線橋耦合振動

8.1風車線橋耦合動力學理論147

8.1.1機車車輛計算模型149

8.1.2橋梁計算模型154

8.1.3軌道計算模型154

8.1.4輪軌相互作用155

8.1.5橋枕相互作用159

8.1.6風橋相互作用159

8.1.7風車相互作用159

8.1.8系統(tǒng)運動方程的求解159

8.1.9風車線橋動力分析軟件160

8.2仿真分析參數(shù)選取 161

8.2.1列車及計算工況161

8.2.2軌道不平順163

8.2.3脈動風速時程166

8.2.4橋梁、車輛氣動力系數(shù)170

8.3評價標準170

8.4計算結(jié)果171

8.4.1橋梁動力分析模型及自振特性分析171

8.4.2車線橋耦合振動分析172

8.4.3風車線橋耦合振動分析173

8.4.4風車線橋耦合振動分析主要結(jié)論174

8.4.5風車線橋耦合振動分析車速、風速閾值

比較與建議175

參考文獻176第9章

178大跨度鐵路懸索橋結(jié)構設計

9.1主要技術標準178

9.2線路位置179

9.3懸索橋主橋結(jié)構180

9.3.1懸索橋總體布置180

9.3.2懸索橋結(jié)構約束體系180

9.3.3懸索橋主梁設計180

9.3.4懸索橋纜索結(jié)構設計184

9.3.5懸索橋錨碇結(jié)構設計188

9.3.6懸索橋主塔結(jié)構設計191

9.3.7懸索橋主塔基礎設計192

9.3.8懸索橋邊墩與輔助墩設計194

9.4懸索橋指導性施工組織設計195

9.5懸索橋設計關鍵技術及評價197

參考文獻197第10章

198懸索橋鋼梁制造、架設及施工控制

10.1鐵路懸索橋鋼桁梁制造198

10.1.1鋼桁梁制造工序及內(nèi)容分解198

10.1.2鋼桁梁制造工藝流程 199

10.1.3鋼桁梁制造作業(yè)步驟199

10.1.4鋼桁梁涂裝202

10.1.5鋼桁梁節(jié)段存儲及運輸203

10.2鋼桁梁架設及現(xiàn)場連接204

10.2.1鋼桁梁架設施工方法205

10.2.2鋼桁梁節(jié)段臨時鉸接206

10.2.3鋼桁梁拼裝及調(diào)整208

10.2.4鋼桁梁合龍210

10.2.5主索鞍頂推復位213

10.2.6高強螺栓連接施工213

10.2.7鋼桁梁工地焊接和涂裝213

10.3鋼梁架設施工控制214

10.3.1施工控制計算模型214

10.3.2鋼梁架設過程控制計算216

10.3.3鋼梁中邊跨合龍控制計算219

10.3.4鐵路橋面道砟攤鋪施工計算220

10.3.5主索鞍頂推施工計算225

參考文獻226第11章

227鐵路懸索橋鋼結(jié)構腐蝕防護

11.1懸索橋鋼梁結(jié)構耐腐蝕防護227

11.1.1鋼梁油漆涂裝防護228

11.1.2鋼梁金屬熱噴涂防護232

11.1.3鋼梁耐候鋼免涂裝防護233

11.2懸索橋主纜腐蝕防護234

11.2.1主纜傳統(tǒng)防護方法234

11.2.2主纜現(xiàn)代防護技術234

11.2.3主纜新型防護材料236

11.3懸索橋吊索防護238

11.3.1鋼絲繩吊索238

11.3.2平行鋼絲束吊索239

11.3.3碳纖維復合材料吊索239

11.3.4索夾及其吊索騎槽縫隙密封239

參考文獻239第12章

241大跨度鐵路懸索橋設計技術展望

12.1土耳其博斯普魯斯海峽第三大橋241

12.1.1博斯普魯斯海峽241

12.1.2土耳其博斯普魯斯海峽第三大橋設計241

12.2意大利墨西拿海峽大橋244

12.2.1墨西拿海峽244

12.2.2意大利墨西拿海峽大橋設計245

12.3直布羅陀海峽大橋249

12.3.1直布羅陀海峽249

12.3.2直布羅陀海峽大橋設計249

12.4舟山西堠門大橋252

12.5瓊州海峽跨海大橋253

12.6大跨度鐵路橋梁新技術展望253

12.6.1大跨度橋梁發(fā)展新趨勢253

12.6.2大跨度橋梁主梁新結(jié)構255

12.6.3大跨度橋梁新型材料259

12.6.4大跨度橋梁車橋耦合振動問題260

12.6.5橋梁顫振主動控制技術260

參考文獻262