铁路钢箱混合组合梁斜拉桥_罗世东刘振标_9787113227586

本书重点论述了铁路钢箱混合组合梁斜拉桥发展和应用的历程，以及铁路钢箱混合组合梁斜拉桥的技术思想、结构体系特点与技术经济性；涵盖了混合组合梁斜拉桥对高速铁路无砟轨道的适应性和列车走行的影响分析，以及如何实现混合组合梁斜拉的目标成桥状态与整体刚度条件；着重阐述了铁路斜拉桥混合组合加劲梁及其结合段结构设计计算分析方法等。

　　自20世纪50年代末钢箱梁应用于公铁两用斜拉桥以来，全世界范围内应用不到十座桥梁，特别是铁路专用钢箱梁斜拉桥的应用仅有一座前南斯拉夫萨瓦河（Sava River）双线铁路主跨254 m斜拉桥。为什么钢箱梁斜拉桥没有得到广泛的应用呢？究其原因，也许是人们认为钢箱梁为薄壁结构，铁路斜拉桥钢箱加劲梁难以承受铁路列车荷载振动、疲劳的影响。因此，一直以来世界铁路基本上都是采用钢桁梁斜拉桥，钢桁梁杆件的板厚、构件尺寸都是可以随心所欲，使得钢桁梁斜拉桥技术在不断地进步和发展。

　　混合梁斜拉桥在20世纪70年代就已经开始发展，可是应用于铁路斜拉桥直到1993年乌克兰才建成第伯聂河主跨为271 m的独塔公铁两用钢箱混合梁斜拉桥，它是世界上首座公铁两用混合梁斜拉桥。虽然随后又有塞尔维亚新萨瓦河主跨376 m的钢箱混合梁公轨两用斜拉桥建成，但是，建成的铁路钢箱梁或钢箱混合梁斜拉桥屈指可数，并没有得到大力推广和发展，说明人们对建造铁路钢箱梁斜拉桥的顾虑依然存在。

　　混合梁斜拉桥是当今世界超大跨度斜拉桥的发展方向，这是由混合梁斜拉桥的特点所决定的。混合梁斜拉桥的主跨结构轻而边跨结构重，可以充分发挥边跨梁的锚固作用，边跨后锚索间距较密且与梁体的夹角较大，减少了在斜拉桥中常常出现远索区拉索疲劳的影响，大大地增强主跨跨越能力；边跨是一种连续且跨径较小的预应力混凝土结构，边跨加载对主跨加劲梁影响较小；边跨对斜拉索及主跨加劲梁都能起到很好的稳固作用，显著改善斜拉桥扭弯频率比和主跨加劲梁风致动力响应。

　　基于混合梁斜拉桥的上述主要特点，提出在铁路大跨度桥梁中应用钢箱混合梁斜拉桥技术，因此，通过研究与试验开创性地解决了几个主要关键技术。

　　（1）利用混合梁斜拉桥的特点采用预加力刚度法，实现钢箱混合梁“塔偏梁拱”的目标成桥状态，改善了结构内力，减少了主跨加劲梁下挠变形，使大跨度钢箱梁斜拉桥具有更强的刚度条件来满足铁路列车运行安全性、平稳性和舒适性的要求。

　　（2）对薄壁钢箱结构正交异性钢桥面板采用V形肋加劲技术。在桥面板同模型条件下，通过同面积V形与U形加劲肋局部应力及560万次疲劳循环加载试验后的疲劳应力测试对比分析，结果证明V形加劲肋能够显著改善钢桥面板敏感点疲劳性能而不出现裂缝。

　　（3）对加劲梁钢混结合段提出梯形填充混凝土前后承压板钢混结合段技术。采用混凝土、钢混、钢格构室等结构过渡措施，经结合段局部应力分析与模型试验及结合段模拟疲劳试验，结果证明结合段各个过渡段截面形心变化引起的附加弯矩值都很小，说明钢混结合段截面刚度过渡平顺，满足铁路列车运行要求。

　　在铁路大跨度钢箱混合梁斜拉桥的基础上，进一步提出将钢箱混合梁斜拉桥的主跨加劲梁采用钢箱与钢筋混凝土桥面板组合技术，钢筋混凝土桥面板虽然增加了加劲梁的重量，但增加了斜拉桥柔性索结构的重力刚度，有益于增强钢箱混合组合梁斜拉桥的整体结构刚度。不仅如此，钢筋混凝土桥面板有益于减少加劲梁受温度变形的影响，加强与无砟轨道板底座混凝土的连接，使钢箱混合组合梁斜拉桥适应于高速铁路动车组运行的要求。

　　上述创新技术经过理论分析和模型试验验证，已经在宁波甬江斜拉桥、广州铁路枢纽穗盐路曲线斜拉桥及广东江门潭江斜拉桥等多座铁路桥梁中成功应用独塔或双塔大跨度铁路钢箱混合梁斜拉桥技术，特别是在建的赣州赣江高速铁路桥梁已经应用了大跨度钢箱混合组合梁斜拉桥技术。这些钢箱混合组合梁铁路斜拉桥不仅技术先进、经济效益显著，同时还为推进铁路专用斜拉桥技术进步作出了贡献。

　　本书重点论述了铁路钢箱混合组合梁斜拉桥发展和应用历程，以及铁路钢箱混合组合梁斜拉桥的技术思想、结构体系特点与技术经济性；涵盖了混合组合梁斜拉桥对高速铁路无砟轨道的适应性和列车走行的影响分析，以及如何实现混合组合梁斜拉桥的目标成桥状态与整体刚度条件；着重阐述了铁路斜拉桥混合组合加劲梁及其结合段结构设计计算分析方法；重点论述了薄壁钢箱梁正交异性桥面板采用V形加劲肋、钢混结合段采用梯形填充混凝土前后承压板方式、双挑索梁锚固箱等重要结构在铁路列车荷载作用下的受力特性和疲劳问题；通过理论分析承载能力与疲劳循环加载模型试验研究，充分论证了这些创新技术的可靠性与优良的受力性能。施工与控制技术是使桥梁顺利建成的关键技术之一；验证桥梁建成后的安全性所做的实桥结构试验连同前者都是创新成果应用于实际工程必不可少的技术手段和方法。最后本书展示钢箱混合组合梁斜拉桥的工程应用实例，展望了超大跨铁路钢箱混合组合梁斜拉桥应用前景。

　　本书的目的旨在传递铁路传统钢桁梁斜拉桥以外的一种铁路钢箱混合组合梁斜拉桥全新的设计技术概念，期望更多地了解、认识、信任和推广这种铁路大跨度钢箱混合组合梁斜拉桥创新技术。

　　本书第1、2章及第4章至第8章和第10章由罗世东编写，第3章和第9章由刘振标编写，全书由罗世东统稿。

　　本书以宁波铁路枢纽货车外绕线跨甬江的铁路钢箱混合梁斜拉桥工程项目所作研究内容为背景，这是一个开创性的工程项目，世界上首次成功应用了铁路大跨度钢箱混合梁斜拉桥技术，建成通车两年多以来，长大货物列车在桥上运行状况良好，该桥于2016年9月获得FIDIC 2016年度工程项目奖，为全球21个项目中唯一的铁路桥梁项目。

　　在本书编写过程中得到了许多技术专家和工程技术人员的支持和帮助，高文军、严爱国、饶少臣、曾甲华、曾敏、李的平、张晓江、夏正春、严定国、马明、黄纳新等同志提供了宝贵资料，在此一并表示致谢。

　　特别感谢西南交通大学蒲黔辉教授、施洲副教授、高玉峰博士、伍星高级工程师等提供了宝贵的试验、施工控制和实桥结构试验资料，中南大学郭向荣教授提供了车桥动力响应分析资料，中铁四局李鹏程、陈平等提供了宝贵的施工技术资料。

　　限于编者水平，书中难免有不妥之处，期望不吝赐教。

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