特大跨度鐵路勁性骨架混凝土拱橋結(jié)構(gòu)選型及關(guān)鍵力學(xué)問(wèn)題研究.pdf

1、隨著我國(guó)客運(yùn)專線的高速發(fā)展，鐵路橋梁的跨度也在不斷增大，其中以在平原地區(qū)跨越長(zhǎng)江的武漢天興洲大橋(主跨504 m斜拉橋)和南京大勝關(guān)橋(主跨336 m下承式鋼桁拱橋)最具代表性。但當(dāng)線路跨越山區(qū)深谷時(shí)，受橋位處地形以及施工場(chǎng)地和運(yùn)輸條件等限制，鋼斜拉橋及桁拱橋較難實(shí)施?；炷凉皹蛞云鋭偠却蟆⒊休d能力強(qiáng)、施工方便、受溫度變化影響小及與地形協(xié)調(diào)等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為在山區(qū)修建大跨度鐵路橋梁的首選。目前國(guó)內(nèi)外已建成的跨度超過(guò)300 m的混凝土拱橋僅

2、有6座，且均為公路橋，在客運(yùn)專線上還沒(méi)有先例。如何在山區(qū)修建高標(biāo)準(zhǔn)鐵路客運(yùn)專線特大跨度混凝土拱橋，是目前面臨的重要研究課題。本文以在建的滬昆客專北盤江特大橋(主跨445 m上承式混凝土拱橋)為工程背景，在特大跨度鐵路勁性骨架混凝土拱橋的結(jié)構(gòu)選型、橋梁施工全過(guò)程的力學(xué)行為(結(jié)構(gòu)靜力、混凝土的長(zhǎng)期收縮徐變及非線性穩(wěn)定性)和車橋耦合振動(dòng)方面開(kāi)展了研究，具體內(nèi)容如下：
　　(1)查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，調(diào)研了特大跨度混凝土拱橋的橋型結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，

3、提出山區(qū)客運(yùn)專線鐵路修建特大跨度混凝土拱橋需研究的關(guān)鍵力學(xué)問(wèn)題，并系統(tǒng)的總結(jié)了特大跨度鐵路混凝土拱橋設(shè)計(jì)理論框架。
　　(2)論述了橋梁結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)理論，基于橋梁概念設(shè)計(jì)理論，從合理結(jié)構(gòu)體系的選擇、施工方法的選擇和重要設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化及調(diào)整三個(gè)方面出發(fā)，研究了客運(yùn)專線鐵路特大跨度混凝土拱橋的結(jié)構(gòu)選型。提出了經(jīng)濟(jì)合理結(jié)構(gòu)型式、綜合最優(yōu)的施工方案和重要設(shè)計(jì)參數(shù)的選取原則。
　　(3)提出了特大跨度鐵路混凝土拱橋勁性骨架施工全過(guò)程

4、的結(jié)構(gòu)靜力關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)提出的關(guān)鍵問(wèn)題，對(duì)背景工程的施工全過(guò)程勁性骨架應(yīng)力變化規(guī)律、主拱外包混凝土的應(yīng)力控制及調(diào)整和主拱預(yù)拱度設(shè)置等進(jìn)行了詳細(xì)分析。
　　(4)對(duì)特大跨度鋼筋混凝土拱橋的長(zhǎng)期收縮徐變行為進(jìn)行了確定性分析。并基于MC90收縮徐變模型和LHS拉丁超立方抽樣技術(shù)，研究了特大跨度混凝土拱橋收縮徐變行為的隨機(jī)性，同時(shí)對(duì)背景工程主拱的長(zhǎng)期收縮徐變下?lián)现颠M(jìn)行了預(yù)測(cè)。
　　(5)研究了特大跨度勁性骨架混凝土拱橋主拱施工全過(guò)程

5、的結(jié)構(gòu)整體非線性穩(wěn)定性(考慮了幾何非線性、材料非線性及單根構(gòu)件極限承載力的影響)。分析得到背景工程主拱施工全過(guò)程結(jié)構(gòu)非線性穩(wěn)定安全系數(shù)，并對(duì)其施工全過(guò)程的整體穩(wěn)定進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定了整體穩(wěn)定性的最不利控制性工況。
　　(6)研究了主拱的構(gòu)造寬度和高度對(duì)車橋耦合振動(dòng)響應(yīng)的影響，綜合比較確定了背景工程經(jīng)濟(jì)合理的主拱截面構(gòu)造尺寸。在此基礎(chǔ)上，采用將殘余徐變和溫度變形作為初始橋面不平順疊加到軌道不平順中的方法，對(duì)溫度及殘余徐變變形對(duì)其高速列車