超长大跨度公铁合建桥梁结构体系研究

新建甬舟铁路西堠门公铁两用大桥连接金塘岛和册子岛,桥位处海域宽2.7 km,最大水深93 m,地形复杂,桥梁设计难度大。为研究超长大跨度公铁合建桥梁合理结构体系,结合地形地质条件,选取主跨1500 m悬索桥、斜拉桥及斜拉悬索协作体系3种桥型方案,对上部结构设计进行详细介绍,并从静力性能、动力性能、经济性能等方面对不同结构体系进行对比分析。研究表明:(1)与斜拉体系相比,协作体系桥可减小30%~50%的主梁内力和60%的桥塔内力,一定程度上解决了加劲梁承受巨大轴压力造成屈曲问题,并有效减小了桥塔规模;(2)与悬索桥相比,协作体系可减小50%的主缆内力,主缆钢丝和锚碇的工程量相应减小,施工难度得以降低,同时协作体系扭转频率更高,降低了结构在较低风速下发生涡激振动的可能性;(3)斜拉悬索协作体系能够充分发挥斜拉结构和悬索结构的组合优势,实现超大跨度的同时具有较大的纵向刚度和竖向刚度,满足铁路行车对结构刚度的要求;(4)对于主跨1500 m级超长大跨度公铁合建桥梁,斜拉悬索协作体系经济性更好。

超大跨度公铁悬索桥结构体系参数分析

研究目的：公铁合建悬索桥是大跨度海湾桥梁的优先选择，是经济与社会发展的需要。然而，超大跨度公铁悬索桥超出了目前的设计规范，并且还没有主跨超过2 000 m的悬索桥实例，一些关键技术有待研究。本文以某海湾双塔三跨悬索桥的可行性研究为背景，分析了主要设计参数对结构体系的影响规律，为今后的理论研究和工程设计提供参考。 研究结论：（1）合理的主缆边中跨比为0．22～0．33，合理的加劲梁边中跨比为0．05～0．10；（2）加大加劲梁恒载对结构体系的竖向和横向刚度均有较大的改善，但是以增加主缆量为代价；（3）增加列车长度，有利于使主缆受力均匀，不至于加劲梁局部变形过大；（4）减小主缆矢跨比，有利于提高结构的刚度，但主缆轴力与锚碇规模相应增大，需综合考虑；（5）本文分析归纳的一般性规律，对类似超大跨度桥梁具有参考价值。

基于运营纵坡控制的大跨铁路和公铁合建桥竖向刚度设计方法

为合理设计大跨铁路和公铁合建桥梁的竖向刚度,提出了一种基于运营纵坡控制的竖向刚度设计方法,该方法以保障列车安全通行、乘客乘坐舒适性为目标,选取最大牵引纵向坡度、最小溜逸纵向坡度、纵向坡度差、曲率半径以及车桥动力响应为控制指标,对桥梁的竖向刚度进行控制,采用该方法对某公铁合建三塔斜拉桥方案进行竖向刚度设计验证。结果表明:该方法能较好地实现大跨铁路和公铁合建桥梁的竖向刚度设计,在保障结构和行车安全的前提下能够降低工程投资、提高桥梁设计的经济性。算例验证结果显示该方法的各项计算结果均满足各控制指标要求,竖向刚度合理。该方法还可根据运营纵向坡度反推合理的成桥纵向坡度和桥面线形。