大跨度铁路悬索桥设计

第1章

1绪论

1.1我国铁路桥梁的跨越历程1

1.2我国大跨度悬索桥的起步与发展6

1.3国外铁路悬索桥的技术发展与现状9

1.4大跨度铁路悬索桥设计面临的问题和挑战14

参考文献15第2章

16铁路悬索桥桥位、桥式和桥跨结构

2.1铁路桥位选择16

2.1.1大跨度桥梁桥位选择的基本要求16

2.1.2各类河段上桥位选择的具体要求17

2.1.3桥位选择的多方案性和全面性18

2.2悬索桥桥式与桥跨结构18

2.2.1单跨悬索桥18

2.2.2三跨悬索桥19

2.2.3多塔悬索桥19

2.2.4联袂多跨悬索桥20

2.2.5斜拉悬吊组合悬索桥20

2.2.6其他组合结构悬索桥23

2.3悬索桥孔跨布置25

2.4桥位及桥式比选工程案例25

2.4.1五峰山长江大桥桥位选择25

2.4.2沪通长江大桥桥位选择26

2.5五峰山长江大桥桥式选择27

2.5.1主跨1036m悬索桥方案27

2.5.2主跨1036m斜拉桥方案27

2.5.3悬索桥和斜拉桥方案比选28

2.6沪通长江大桥桥式选择30

2.6.1主跨1008m斜拉桥方案30

2.6.2双主跨1008m悬索桥联袂布置方案30

参考文献31第3章

32大跨度铁路桥梁加载模式

3.1铁路桥梁活载标准的发展33

3.1.1国际铁路联盟对列车设计荷载的规定33

3.1.2日本对列车设计荷载的规定34

3.1.3我国列车设计荷载的演变36

3.2列车加载长度的确定37

3.2.1列车加载长度37

3.2.2列车荷载加载长度对桥梁受力性能的影响40

3.3多线列车荷载折减41

3.3.1计算模型及关键构件内力历程曲线42

3.3.2吊索索力多线折减系数43

3.3.3主缆拉力多线折减系数44

3.3.4主塔内力多线折减系数44

3.3.5钢桁梁主要杆件内力多线折减系数44

3.4列车与汽车荷载组合45

3.4.1吊索索力组合系数45

3.4.2主缆拉力组合系数46

3.4.3主塔内力组合系数47

3.4.4主桁梁内力组合系数48

参考文献49第4章

50铁路悬索桥合理刚度

4.1国外大跨度铁路悬索桥刚度50

4.2铁路运营最小竖曲线半径51

4.3最小平曲线半径要求51

4.4铁路悬索桥建议刚度54

参考文献55第5章

56铁路悬索桥结构构造

5.1主缆56

5.1.1主缆根数56

5.1.2主缆构成方式57

5.1.3主缆安全系数58

5.2加劲梁59

5.2.1铁路悬索桥加劲梁59

5.2.2钢桁加劲梁基本类型59

5.2.3钢桁加劲梁主桁片数60

5.2.4钢桁加劲梁主桁横断面布置与桁宽60

5.2.5钢桁加劲梁节间长度63

5.2.6钢桁加劲梁桁高63

5.3铁路钢桁加劲梁桥面结构64

5.3.1公路桥面形式65

5.3.2铁路桥面形式66

5.4鞍座结构70

5.4.1主索鞍基本形式70

5.4.2主索鞍结构设计70

5.4.3散索鞍基本形式70

5.4.4散索鞍结构设计71

5.4.5超大型鞍座的制作加工72

5.5吊索及大直径索夹73

5.62000MPa镀锌铝合金超高强度钢丝74

参考文献76第6章

77铁路悬索桥梁端伸缩结构

6.1大跨度铁路桥梁梁端伸缩装置及性能77

6.1.1下承式梁端轨道伸缩构造77

6.1.2上承式梁端轨道伸缩构造81

6.1.3既有梁端轨道伸缩构造及其使用性能调研85

6.2大跨度铁路悬索桥梁端轨道伸缩构造设计88

6.2.1铁路悬索桥梁端轨道伸缩装置总体布置88

6.2.2铁路悬索桥梁端伸缩装置轨枕设置90

6.3大跨度铁路悬索桥公路桥面伸缩缝特点及选型91

6.3.1模数式桥梁伸缩装置91

6.3.2单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置92

6.4大跨度铁路悬索桥公路桥面铺装96

6.4.1环氧沥青混凝土97

6.4.2浇筑式GA及复合浇筑式沥青混凝土 98

6.4.3ERS体系铺装99

6.4.4ECO改性聚氨酯铺装100

参考文献101第7章

102铁路悬索桥抗风抗震分析

7.1风对桥梁的作用 102

7.1.1静力作用103

7.1.2动力作用103

7.2桥梁抗风数值计算方法109

7.2.1公式计算109

7.2.2流固耦合计算112

7.2.3全桥三维抖振计算113

7.2.4全桥三维颤振计算116

7.3五峰山长江大桥铁路悬索桥抗风计算120

7.3.1风场研究120

7.3.2桥梁结构动力特性121

7.3.3颤振临界风速公式计算127

7.3.4颤振临界风速流固耦合数值计算128

7.4五峰山长江大桥铁路悬索桥风洞试验130

7.4.1抗风性能概述130

7.4.2主梁节段模型风洞试验132

7.4.3成桥与典型施工状态全桥气动弹性模型风洞试验135

7.4.4结构风致响应分析137

7.4.5抗风试验研究主要结论137

7.5地震对桥梁的作用138

7.5.1悬索桥抗震设计动力特性分析139

7.5.2桥梁抗震计算分析方法140

7.5.3抗震设防标准的确定142

7.5.4五峰山长江大桥铁路悬索桥抗震计算分析143

参考文献146第8章

147铁路悬索桥风车线桥耦合振动

8.1风车线桥耦合动力学理论147

8.1.1机车车辆计算模型149

8.1.2桥梁计算模型154

8.1.3轨道计算模型154

8.1.4轮轨相互作用155

8.1.5桥枕相互作用159

8.1.6风桥相互作用159

8.1.7风车相互作用159

8.1.8系统运动方程的求解159

8.1.9风车线桥动力分析软件160

8.2仿真分析参数选取 161

8.2.1列车及计算工况161

8.2.2轨道不平顺163

8.2.3脉动风速时程166

8.2.4桥梁、车辆气动力系数170

8.3评价标准170

8.4计算结果171

8.4.1桥梁动力分析模型及自振特性分析171

8.4.2车线桥耦合振动分析172

8.4.3风车线桥耦合振动分析173

8.4.4风车线桥耦合振动分析主要结论174

8.4.5风车线桥耦合振动分析车速、风速阈值

比较与建议175

参考文献176第9章

178大跨度铁路悬索桥结构设计

9.1主要技术标准178

9.2线路位置179

9.3悬索桥主桥结构180

9.3.1悬索桥总体布置180

9.3.2悬索桥结构约束体系180

9.3.3悬索桥主梁设计180

9.3.4悬索桥缆索结构设计184

9.3.5悬索桥锚碇结构设计188

9.3.6悬索桥主塔结构设计191

9.3.7悬索桥主塔基础设计192

9.3.8悬索桥边墩与辅助墩设计194

9.4悬索桥指导性施工组织设计195

9.5悬索桥设计关键技术及评价197

参考文献197第10章

198悬索桥钢梁制造、架设及施工控制

10.1铁路悬索桥钢桁梁制造198

10.1.1钢桁梁制造工序及内容分解198

10.1.2钢桁梁制造工艺流程 199

10.1.3钢桁梁制造作业步骤199

10.1.4钢桁梁涂装202

10.1.5钢桁梁节段存储及运输203

10.2钢桁梁架设及现场连接204

10.2.1钢桁梁架设施工方法205

10.2.2钢桁梁节段临时铰接206

10.2.3钢桁梁拼装及调整208

10.2.4钢桁梁合龙210

10.2.5主索鞍顶推复位213

10.2.6高强螺栓连接施工213

10.2.7钢桁梁工地焊接和涂装213

10.3钢梁架设施工控制214

10.3.1施工控制计算模型214

10.3.2钢梁架设过程控制计算216

10.3.3钢梁中边跨合龙控制计算219

10.3.4铁路桥面道砟摊铺施工计算220

10.3.5主索鞍顶推施工计算225

参考文献226第11章

227铁路悬索桥钢结构腐蚀防护

11.1悬索桥钢梁结构耐腐蚀防护227

11.1.1钢梁油漆涂装防护228

11.1.2钢梁金属热喷涂防护232

11.1.3钢梁耐候钢免涂装防护233

11.2悬索桥主缆腐蚀防护234

11.2.1主缆传统防护方法234

11.2.2主缆现代防护技术234

11.2.3主缆新型防护材料236

11.3悬索桥吊索防护238

11.3.1钢丝绳吊索238

11.3.2平行钢丝束吊索239

11.3.3碳纤维复合材料吊索239

11.3.4索夹及其吊索骑槽缝隙密封239

参考文献239第12章

241大跨度铁路悬索桥设计技术展望

12.1土耳其博斯普鲁斯海峡第三大桥241

12.1.1博斯普鲁斯海峡241

12.1.2土耳其博斯普鲁斯海峡第三大桥设计241

12.2意大利墨西拿海峡大桥244

12.2.1墨西拿海峡244

12.2.2意大利墨西拿海峡大桥设计245

12.3直布罗陀海峡大桥249

12.3.1直布罗陀海峡249

12.3.2直布罗陀海峡大桥设计249

12.4舟山西堠门大桥252

12.5琼州海峡跨海大桥253

12.6大跨度铁路桥梁新技术展望253

12.6.1大跨度桥梁发展新趋势253

12.6.2大跨度桥梁主梁新结构255

12.6.3大跨度桥梁新型材料259

12.6.4大跨度桥梁车桥耦合振动问题260

12.6.5桥梁颤振主动控制技术260

参考文献262