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小半径曲线大跨正交异性桥面系双线简支钢桁梁设计研究

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第1章 概述

1.1 前言

1.2 我国钢桁梁桥的发展

1.3 钢桁梁桥面系结构主要形式及特点

1.4 正交异性板桥面板发展应用概况

1.4.1 国外正交异性钢桥面板发展应用概况

1.4.2 国内正交异性钢桥面板发展应用概况

1.5 本文研究内容

1.6 本章小结

第2章 依托桥梁工程的简要情况和主要技术标准

2.1 桥位自然情况及线路资料

2.2 气象资料

2.3 采用和参考的设计规范

2.4 主要技术标准

2.5 建筑材料

(1)钢材

(2)高强度螺栓

(3)剪力钉

(4)桥面板混凝土

(5)普通钢筋

2.6 荷载标准

2.6.1 恒载

2.6.2 活载

2.6.3 附加力

2.6.4 荷载组合

2.7 主桥方案比选

2.7.1 桥梁孔跨布置

2.7.2 桥式方案比选

2.7.3 桥式方案评价

2.8 本章小结

第3章 钢桁梁主桁及桥面系设计比选分析

3.1 引言

3.2 曲线布置

3.2.1 平分中矢曲线布置计算

3.2.2 曲线布置原则

3.2.3 梁端构造措施研究

3.3 主桁形式研究

3.3.1 主桁桁高的确定

3.3.2 主桁桁宽的确定

3.3.3 主桁节间长度的确定

3.4 桥面系结构形式研究

3.4.1 结构自振特性结果

3.4.2 混凝土及用钢量比较

3.4.3 横梁受力比较

3.4.4 桥面系结构形式分析小结

3.5 本章小结

第4章 钢桁梁空间受力行为分析研究

4.1 引言

4.2 构件强度检算方法

4.3 构件稳定检算方法

4.3.1 构件的计算长度及长细比

4.3.2 理想轴心压杆

4.3.3 具有初始缺陷的压杆

4.3.4 稳定计算的基本公式

4.4 构件疲劳检算方法

4.5曲线钢桁梁主桁杆件截面设计研究

4.5.1 下弦杆受力分析

4.5.2 上弦杆受力分析

4.5.3 斜腹杆受力分析

4.6 曲线钢桁梁的偏载及扭转分析

4.6.1 曲线钢桁梁空间变形

4.6.2 曲线钢桁梁动力特性

4.6.3 正交异性钢桥面板应力

4.7 本章小结

第5章 桥面板关键技术分析研究

5.1 引言

5.2 正交异性钢桥面板厚度研究

5.3 纵向加劲肋的形式及布置研究

5.4 U型纵向加劲肋焊接构造研究

5.5 混凝土桥面板与钢桥面连接构造的研究

5.6 剪力钉布置和受力性能研究

5.6.1 栓钉连接件的设计计算

5.6.2 栓钉连接件的疲劳检算

5.6.3 本桥栓钉连接的检算

5.7 混凝土桥面板裂缝宽度控制研究

5.7.1 混凝土桥面板受力状态

5.7.2 裂缝宽度控制方法

5.7.3 裂缝宽度计算分析

5.8 桥面防水及磨耗层的设计研究

5.9 本章小结

第6章 钢桁梁架设方案研究

6.1 引言

6.2 顶推施工步骤介绍

6.3 顶推施工过程计算分析

6.4 主要施工措施

6.4.1 整体桥面板分块及焊接

6.4.2 顶推施工主意事项

6.4.3 顶推力计算

6.4.4 混凝土桥面板的施工

6.5 本章小结

第7章 研究结论与展望

7.1 研究结论

7.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢

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摘要

随着中国铁路事业和桥梁技术的迅速发展,一些铁路桥梁往往由于多种因素,必须同时满足各种较为特殊的控制条件,例如桥上小半径曲线线路、桥梁需要较大跨度、施工作业条件限制等。正交异性桥面系钢桁梁具有跨越能力强、整体刚度大、动力性能好等特点,在桥下净空、线路坡度受限,并且需要较大的跨越能力时,正交异性桥面系钢桁梁是铁路桥梁较为合理的结构形式之一。 本文结合京沪高速铁路天津枢纽-城际联络线南仓特大桥,位于曲线半径为700m、跨度为128m的正交异性桥面系双线简支钢桁梁工点进行了设计研究,主要工作和结论如下: 1.通过有限元软件MIDAS对结构进行受力分析,并综合考虑小曲线半径钢桁梁结构经济性、轨道平顺性、行车条件和养护维修等因素,推荐采用密布横梁正交异性钢桥面系,其中桁高13m,桁宽14m,节间长度12.5m,共10个节间。 2.对小半径曲线钢桁梁结构的内、外侧上、下弦杆强度、稳定和疲劳进行检算,构件满足规范要求。活载对钢桁梁引起的扭转用不可忽视。桥面板与钢桁梁下弦杆的连接部位是薄弱区域,需采取可靠的连接措施。 3.通过参考国内外规范及相关技术资料,推荐正交异性钢桥面板厚度采用16mm。对钢桥面板容易疲劳开裂的节点部位进行了技术改进。 4.通过比较现有的几种剪力连接件,推荐采用圆柱头剪力钉,并给出了剪力钉的设计计算方法及布置形式。 5.桥面防水层采用FYT特种防水涂料。在桥面板横梁顶部设置切缝,并在缝中填充水膨胀密封剂,防止桥面板漏水。采用高配筋的措施控制混凝土桥面板裂缝宽度。 6.采用顶推施工方法进行施工。为了满足运输及吊装要求,需对钢桥面板进行纵向分块。待桥面板安装完成,并且钢桁梁顶推就位后,再浇注混凝土桥面板。 本文通过对小半径曲线大跨度正交异性钢桥面系双线简支钢桁梁进行设计研究,解决了小半径曲线大跨度正交异性钢桥面系双线简支钢桁梁的实际问题,确保了新建铁路桥梁的运营安全,为后续同类桥式设计做好技术储备、提供设计依据。

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