大跨度铁路悬索桥结构体系及对刚度影响的研究

论文摘要

铁路建设不可避免地要跨越一系列大水系,有时必须考虑采用大跨度铁路桥梁。悬索桥利用高强钢丝制成的缆索作为主要的承重构件,以其强大的跨越能力而著称。因此大跨度铁路悬索桥是大跨度铁路桥梁的首选桥型。虽然世界上已经有了将悬索桥成功应用在铁路上的先例,但悬索桥的刚度问题是制约其向大跨度方向发展的主要因素。随着我国经济实力的不断提升和跨海交通的迫切需要,有必要对大跨度铁路悬索桥的刚度进行深入的研究。论文主要以日本的三座大跨度铁路悬索桥为研究对象,通过建立各桥的有限元模型来分析结构的横向刚度和竖向刚度。研究方法和得出的结论如下：通过分析已建成的大跨度铁路悬索桥刚度值,结合相关规范初步拟定了大跨度铁路悬索桥的刚度指标以及刚度参考值。结果对今后大跨度铁路悬索桥的初步设计具有一定的参考价值。通过改变结构的总体布置,分析了垂跨比、加劲梁边中跨比、加劲梁高跨比和宽跨比以及加劲梁支承体系等对结构刚度的影响,从而总结出了提高大跨度铁路悬索桥刚度的有效措施。结合当前大跨度铁路桥梁的发展趋势,提出了修建更大跨度铁路悬索桥的设计方案,并通过调整总体布置和结构体系(考虑了斜拉—悬吊组合体系和双链式悬索桥体系)将新建桥梁的刚度很好地控制在了合理刚度值以内。结果对如何有效的提高新建大跨度铁路悬索桥的刚度具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 世界悬索桥发展现状
• 1.2 铁路悬索桥的研究意义
• 1.3 国内外大跨度铁路悬索桥的发展
• 1.4 大跨度铁路悬索桥的研究现状
• 1.5 本文的选题及主要工作
• 第2章 大跨度铁路悬索桥合理刚度值的确定
• 2.1 现行桥规对铁路桥梁刚度限值的规定
• 2.1.1 竖向刚度限值
• 2.1.2 横向刚度限值
• 2.2 大跨度铁路悬索桥刚度指标及限值的讨论
• 2.2.1 挠跨比
• 2.2.2 梁端转角
• 2.2.3 桥台与加劲梁之间的错位
• 2.2.4 最小曲线半径
• 2.3 本章小结
• 第3章 大跨度铁路悬索桥刚度影响参数分析
• 3.1 模型建立与结果分析
• 3.1.1 基本参数
• 3.1.2 建立模型
• 3.1.3 刚度分析
• 3.1.4 列车静力时程曲线分析
• 3.1.5 不同风速下的曲线半径分析
• 3.2 主缆垂跨比
• 3.2.1 垂跨比对主缆拉力的影响
• 3.2.2 垂跨比对竖向刚度的影响
• 3.2.3 垂跨比对横向刚度的影响
• 3.2.4 列车静力时程曲线分析
• 3.2.5 不同风速下的曲线半径分析
• 3.2.6 小结
• 3.3 加劲梁边中跨比
• 3.3.1 边中跨比对竖向刚度的影响
• 3.3.2 边中跨比对横向刚度的影响
• 3.3.3 列车静力时程曲线分析
• 3.3.4 不同风速下的曲线半径分析
• 3.3.5 小结
• 3.4 加劲梁高跨比
• 3.4.1 高跨比对竖向刚度的影响
• 3.4.2 列车静力时程曲线分析
• 3.5 加劲梁宽跨比
• 3.5.1 宽跨比对横向刚度的影响
• 3.5.2 不同风速下的曲线半径分析
• 3.6 加劲梁支承体系
• 3.6.1 加劲梁是否连续对刚度的影响
• 3.6.2 列车静力时程曲线分析
• 3.6.3 不同风速下的曲线半径分析
• 3.6.4 设置外伸跨对刚度的影响
• 3.6.5 列车静力时程曲线分析
• 3.6.6 不同风速下的曲线半径分析
• 3.7 中央扣
• 3.8 边跨辅助墩
• 3.8.1 边跨辅助墩对竖向刚度的影响
• 3.8.2 边跨辅助墩对横向刚度的影响
• 3.8.3 列车静力时程曲线分析
• 3.8.4 不同风速下的曲线半径分析
• 3.9 本章小结
• 第4章 大跨度铁路悬索桥刚度提高措施
• 4.1 新建主跨1508m公铁两用悬索桥
• 4.1.1 总体布置的初步拟定
• 4.1.2 建模与刚度分析
• 4.2 调整总体布置提高刚度
• 4.2.1 加劲梁边中跨比
• 4.2.2 加劲梁高跨比与宽跨比
• 4.2.3 边跨辅助墩
• 4.2.4 小结
• 4.3 斜拉—悬吊组合体系桥
• 4.3.1 斜拉—悬吊组合体系桥概述
• 4.3.2 斜拉—悬吊组合体系桥竖向刚度
• 4.3.3 斜拉—悬吊组合体系桥横向刚度
• 4.3.4 列车静力时程曲线分析
• 4.3.5 不同风速下的曲线半径分析
• 4.3.6 小结
• 4.4 双链式悬索桥
• 4.4.1 双链式悬索桥概述
• 4.4.2 双链式悬索桥竖向刚度
• 4.4.3 双链式悬索桥横向刚度
• 4.4.4 列车静力时程曲线分析
• 4.4.5 不同风速下的曲线半径分析
• 4.4.6 小结
• 4.5 提高新建桥梁刚度的最有效措施
• 4.6 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间参与科研实践项目