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《中南大学》 2011年
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三塔双主跨双线铁路斜拉桥竖向刚度问题的研究

易伦雄  
【摘要】:近年来在我国的铁路建设中,曾多次提出了修建特大跨度三塔双主跨铁路斜拉桥的需求。斜拉桥是一种柔性结构,而铁路活载大,对桥梁刚度的要求远高于公路。因此,国内外己建成的特大跨度斜拉桥中,铁路桥远少于公路桥,还没有一座真正意义上的三塔双主跨铁路斜拉桥。可以查到的几座三塔双主跨或多塔多主跨铁路斜拉桥都是部分斜拉桥,索塔只起到加劲作用,而且跨度都不大。三塔双主跨斜拉桥由于中塔无端锚索锚固,容易产生偏转,使桥梁的柔性比普通斜拉桥更大。本文在铁道部科技开发计划项目2011G012-B的资助下,以新建荆岳铁路洞庭湖大桥为背景,对三塔双主跨双线铁路斜拉桥的竖向刚度问题作了较为系统的研究,主要工作和创新性成果如下: 1、根据新建荆岳线洞庭湖大桥的桥位、地形、地质、通航、泄洪、景观、环境、经济性等条件,构思提出了多个桥式方案;经综合比选,推荐了(98+140+406+406+140+98)m的三塔双主跨双线铁路斜拉桥方案;对该方案完成了静、动力分析、抗震分析、抗风稳定性分析和列车走行性分析,结果表明该方案是可行的。经多次论证,该方案被批准实施。 2、提出了结构参数化研究方法,应用该法研究了三塔双主跨铁路斜拉桥各组成部分对桥梁竖向刚度的影响;提出了三塔双主跨铁路斜拉桥主桁柔跨比和桥塔柔高比的匹配区间、桥塔高跨比和斜拉索刚度的合理取值范围。 3、提出了三塔双主跨双线铁路斜拉桥最不利活载作用下的挠度和挠跨比的理论计算式。三个不同跨度的算例表明,该式简便、快捷,对主跨378-434m的三塔双主跨双线铁路斜拉桥有较高的精度,可用于设计中结构参数的调整和优化计算。 4、对比研究了增设塔顶水平加劲索、中塔稳定索、1-4对交叉索和下拉索等措施对提高三塔双主跨双线铁路斜拉桥竖向刚度的效果,并将它们的效果与增大主桁刚度、或同步增大三塔刚度、或单独增大中塔刚度等的效果作了对比;经多方面的综合比较,对洞庭湖三塔双主跨铁路斜拉桥推荐了增设稳定索的加劲措施。 5、利用上述成果,对洞庭湖三塔双主跨铁路斜拉桥的结构参数作了调整、优化和细化,完成了强度、刚度和动力特性等全面检算。结果表明,调整、优化后的洞庭湖三塔双主跨铁路斜拉桥刚度有较大程度的提高,强度、刚度等均能满足要求,且有较大的富裕量。 6、设计制作了一座三十多米长的三塔双主跨铁路斜拉桥模型,对无加劲措施、增设塔顶水平加劲索、增设中塔稳定索和增设一对、两对交叉索时的桥梁位移和应力等作了测试,考察和验证了有限元计算结果、本文提出的挠度和挠跨比理论计算式的正确性,证实了各种加劲措施的效果。 本文的研究成果己应用于荆岳洞庭湖三塔双主跨铁路斜拉桥的设计。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U448.27

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