系杆拱桥桥面系及结合方式研究报告（部级重大课题351页）.doc

铁道部科技研究开发计划重大课题 《高速铁路系杆拱桥设计的研究》 分 报 告 之 三 桥面系及结合方式研究报告 二〇〇六年八月 桥梁动力学研究室科研报告信息简表 报告名称 高速铁路系杆拱桥设计的研究 ——桥面系及结合方式研究报告 报告编号 报告日期 2006年08月 项目来源 科技开发计划重大课题 合同编号 项目负责人 报告类型 研究报告 项目组成员 报告执笔人 报告审核人 研究 内容 摘要 本报告为《高速铁路系杆拱桥设计的研究》分报告之三《桥面系及结合方式研究报告》。 针对高速铁路128m系杆拱桥，采用有限元分析方法，首先对纵横梁桥面系和密布横梁桥面系两种结合方式、混凝土桥面板不同的分块方式等进行详细对比分析；然后，重点针对钢-砼结合桥面推荐方案、整体钢桥面方案的空间受力行为进行了对比分析，为高速铁路128m系杆拱桥的桥面系及结合方式的拟定提供参考。 关键词 高速铁路；系杆拱桥；桥面系；钢-砼结合桥面；整体钢桥面 研究室 信 息 通讯地址 邮 编 联系电话 传 真 电子信箱 负责人签字： 研究室主任签字： 单位盖章： 目 录 1 前 言 1 2 钢－砼结合桥面方案比选 4 2.1 钢－砼结合桥面方案计算分析基本资料 4 2.2 钢－砼结合桥面方案计算模型 6 2.2.1 材料特性和几何特性 6 2.2.2 有限元分析方法 6 2.2.3 计算依据 9 2.2.4 计算参数和工况 9 2.2.5 对比分析方案 10 2.3 钢－砼结合桥面方案各方案计算结果 11 2.3.1 主桁系梁挠度 11 2.3.2 主桁系梁和拱肋内力 12 2.3.3 横梁应力和剪力 13 2.3.4 砼板应力 23 2.4 计算结果对比分析 33 2.4.1 主桁挠度 33 2.4.2 主桁系梁和拱肋内力 33 2.4.3 横梁应力和剪力 33 2.4.4 砼应力 34 2.5 本章小结 35 3 钢－砼结合桥面推荐方案空间分析 37 3.1 钢－砼结合桥面推荐方案计算分析基本资料 37 3.2 钢－砼结合桥面方案计算模型 37 3.2.1 材料特性和几何特性 37 3.2.2 有限元分析方法 38 3.2.3 计算依据 40 3.2.4 计算参数和工况 40 3.3 钢－砼结合桥面方案计算结果 41 3.3.1 主桁系梁挠度 41 3.3.2 主桁系梁和拱肋内力 42 3.3.3 横梁应力 48 3.3.4砼板应力 64 3.4 本章小结 78 4 整体钢桥面方案空间分析 79 4.1 整体钢桥面方案计算分析基本资料 79 4.1.1 主拱结构形式 79 4.1.2 桥面形式 79 4.1.3 杆件截面尺寸 79 4.2 整体钢桥面方案计算模型 80 4.2.1 材料特性和几何特性 80 4.2.2 计算模型 80 4.2.3 计算依据 84 4.2.4 计算参数和工况 84 4.3 整体钢桥面方案计算结果 85 4.3.1 主桁系梁挠度 85 4.3.2 主桁系梁内力 86 4.3.3 主桁拱肋内力 92 4.3.4 端横梁应力 97 4.3.5 主横梁应力 104 4.3.6 次横梁应力 108 4.3.7纵梁应力 113 4.3.8 桥面板应力 117 4.3.9 U肋及板肋应力 122 4.4 本章小结 125 5 主要结论与建议 127 5.1 钢－砼结合桥面方案比较主要结论 127 5.2 钢－砼结合桥面推荐方案空间分析主要结论 128 5.3 整体钢桥面方案空间分析主要结论 129 5.3 两方案的对比分析 130 致 谢 131 参考文献 131 附录：钢－砼结合桥面方案比选附图 132 1 前 言 高速铁路的高速度、高舒适性、高安全性、高密度连续运营等特点对其土建工程提出了严格的要求，要求线路曲率半径大、坡度小，并需要全封闭行车，故桥梁在高速铁路中的比例较普通铁路大。日本在1953km高速铁路中，桥梁总长930 km，占48%。韩国京釜高速铁路长412km，桥梁总长约131km，占33%。我国在建的京沪高速铁路全长1307km，桥梁长度将超过400km。高速铁路桥梁设计标准高，行车速度快、密度大，养护时间短而少，需要较大的抗挠、抗扭刚度，足够的稳定性和耐久性，对噪音、车桥振动方面的要求也都高于普通桥梁。 显然，纯钢桥是无法满足上述要求的。混凝土桥虽然应用较多，但因其建筑高度较大，当上跨公路、河流时，受通车、通航对桥下净空的限制以及行车对线路坡度的限制，不能采用混凝土桥。钢系杆拱结合梁桥与其他的桥型比较，具有跨越能力大，建筑高度小，美观经济、动力性能良好、噪音低，在钢梁涂装技术比较成熟的条件下，养护维护工作小等优点，在已建高速铁路国