兰渝铁路96m下承式钢管混凝土拱桥设计.pdf

桥 梁 兰渝铁路 9 6 i n下承式钢管混凝土拱桥设计 赵 亮 ( 中铁第一勘察设计 院集 团有限公司 ，西安7 1 0 0 4 3 ) 摘 要 ： 兰渝 铁 路 是 设 计 时 速 为 2 0 0 k m 的 客 货 共 线 双 线 铁 路 ， 为跨 越 境 柳 高速 公 路 ， 设 计 采 用 了 1孔 9 6 I n下 承 式 钢管混凝土拱桥 。针对客货共线铁路对桥梁的要 求， 简要 介绍 9 6 in下承 式钢管混凝 土拱桥 的结构设计和施 工方 法， 分别采用平面和空间计 算模型 ， 对该桥进行静 力计算分析 、 拱脚 节点局部应 力分析 、 自振特性 分析和 空间稳 定 性 分析 ， 计算分析 表明该桥设计合理 ， 各项设 计计 算值均 满足规 范要求。 关键词 ： 铁路桥 ；钢管混凝 土拱桥 ；结构设计 ；计算分析 中图分 类号： U 4 4 8 2 2 文献标识码 ： A 文章编 号： 1 0 0 4 2 9 5 4 ( 2 0 1 3 ) 1 2 0 0 7 4 0 5 De s i g n o f 9 6 m Thr o u g h- t y pe Ar c h Br i dg e wi t h Co nc r e t e - fil l e d S t e e l Tu be o n La n z ho u- Co ng q i n g Ra i l wa y ZHA0 L i a n g ( C h i n a Ra i l wa y F i r s t S u r v e y a n d D e s i g n I n s t i t u t e Gr o u p L t d ，Xi a n 7 1 0 0 4 3，Ch i n a ) Ab s t r a c t：L o c a t e d o n La n z h o u Ch o n g q i n g Ra i l wa y wh i c h s e r v e s a s a 2 0 0 k m h mi x e d p a s s e n g e r a n d f r e i g h t r a i l wa y wi t h d o u b l e t r a c k s ，t h e 9 6 m t h r o u g h t y p e a r c h b r i dg e i n t h e f o r m o f c o n c r e t e f i l l e d s t e e l t ub e wa s d e s i g n e d S O a s t o c r o s s a b o v e t h e Ch a n k o u Li u g o u h e Ex pr e s s wa y I n v i e w o f t h e r e q ui r e me n t s o n b r i d g e o f a mi x e d pa s s e ng e r a n d f r e i g h t r a i l wa y，t hi s t he s i s i n t r o d u c e d br i e fly t h e s t r u c t u r e d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n me t h o d o f 9 6 m t h r o ug h t y pe a r c h b r i d g e wi t h c o nc r e t e - f i l l e d s t e e l t u b e Me a n wh i l e， b y u s i ng t wo d i me n s i o n a l a n d s p a t i a l c a l c u l a t i o n mo d e l s r e s p e c t i v e l y，t h e br i d g e wa s p u t i n t o a n a l y s i s i n s e v e r a l a s p e c t s ，i n c l u d i n g t h e s t a t i c c a l c u l a t i o n， l o c a l s t r e s s e s a t t h e a r c h s pr i n g i n g， n a t u r a l v i b r a t i o n c h a r a c t e r i s t i c a n d s p a t i a l s t a b i l i t yTh e a na l y s i s r e s ul t s h o w t h a t t h e d e s i g n o f t h i s br i d g e i s r e a s o n a b l e， a n d a l l t h e v a l u e s o f t h e d e s i g n a n d c a l c u l a t i o n c a n me e t t h e r e q u i r e me n t s s t i p u l a t e d i n r e l e v a n t c o d e s Ke y wo r ds ：r a i l wa y b r i d g e； a r c h b r i d g e wi t h c o n c r e t e f i l l e d s t e e l t u b e； s t r u c t u r e d e s i g n； c a l c u l a t i o n a n d a n a l y s i s 1 概 况 兰 渝铁路 于 D K 3 7 + 0 2 1处 跨 越 峻柳 高速 公 路 ， 高 速公路宽 2 4 5 m， 中央设有分 隔带 ， 线路与高速公路 夹角 3 6 。 。桥 址处 线 路 曲线 半径 R=3 5 0 0 m， 右侧 2 0 m处 为 既有 陇海 铁 路 跨 线桥 。桥址 区域 地 震 动 峰 值 加速 度 0 2 g ， 动反应谱 特 征周期 0 4 5 S 。结合 地形 、 地 质 等条件 ， 同时考虑 高速公 路 3 3 5 m 的规 划宽 度要 求 ， 采 用 1 孔 9 6 m下 承式 钢管混 凝土 拱桥跨 越 。桥梁 立 面 布置如 图 1 所 示 。 2主要 技术标 准 ( 1 ) 设计 标准 ： 客货 共线 I 级铁 路 ； 收稿 日期 ： 2 0 1 21 2 1 2 ；修 回日期 ： 2 0 1 3 0 3 0 7 作者 简介 ： 赵亮( 1 9 7 3 一 ) ， 男 ， 高 级工程师 ， 1 9 9 5年 毕业 于西南 交通 大学桥梁工程专业 工学学士 ， E - ma i l ： z h a o l i a n g z h a o 2 1 c n c o rn。 7 4 一盥 一 。 星 3 3 5 0 sin 3 6 。 规 划 路 、 r j 1 4 6 0 景 一 一、 H卫 日 熏 r T r 丌 T 几 一 一 一 1 6 一 l 5 0 钻 孔 桩 l6 一 1 5 。 钻 孔 桩 量 图 1 桥梁立面布置 ( 单位 ： o m) ( 2 ) 设计 速度 目标值 ： 旅客列 车 2 0 0 k m h ， 货 物列 车 1 2 0 k m h ； ( 3 ) 正线 数 目： 双线 ； ( 4 ) 轨 道形式 ： 有砟无 缝线 路 ； ( 5 ) 设计 活载 ： 中一 活 载 。 3 结构 设计 上部采用 9 6 m下承式钢管混凝土拱一 梁组合 结 铁道标 准设 计R A I L W AY S T A ND A R D D E S I G N 2 0 1 3 ( 1 2 ) 赵 亮一兰渝铁路 9 6 m下承式钢管混凝 土拱桥设计 构 ， 全 长 9 9 m， 计 算 跨 度 9 6 m。钢 管 混 凝 土拱 圈采 用 受 力均 匀 的抛 物线 拱 ， 理 论拱 轴线 方程 为 ， ， = ( ) 式 中， 厂 为矢矩 ； 为计算跨度 。 根据规范中 1 31 7的合理矢跨 比要求， 矢跨 比 取 1 5 。 横 桥 向 设 置 两 榀 平 行 拱 肋 ， 拱 肋 中 心 距 1 2 1 5 m。下部 桥 墩 采用 不 等跨 圆端 墩 ， 基 础 采 用 1 5 m钻孔灌注桩。 3 1 主梁构 造 为 满足列 车 高速 运 行 时 对 桥梁 刚度 的要 求 ， 主 梁 采用桥面整体连续且具有较大竖 向和横 向刚度的箱 梁 ， 箱梁 截 面设计 为单 箱三 室 ， 跨 中和支点 处截 面如 图 2所 示 。跨 中 梁 高 2 6 m， 梁 顶 宽 1 5 2 6 m， 底 宽 1 2 5 m， 梁 端 拱 脚 处 1 0 5 I n 范 围 内 梁 顶 加 宽 至 1 5 8 5 m， 梁底 加 宽至 1 3 9 5 m； 边 腹板 厚 3 5 a m， 支 点处 加 厚 至 1 8 0 a m； 中 腹 板 厚 3 0 a m， 支 点 处 加 厚 至 2 0 0 a m。 吊杆 处 隔墙厚 3 5 a m， 隔 墙 开设 1 5 mx 0 9 n q的 过 人洞 。箱 梁 顶设 有 2 的 横坡 ， 为 减 少 箱 梁 内外 温 差 ， 边 、 中腹 板沿 桥 纵 向每 隔 6 0 IT I 左 右设 ,p l 0 a m通 风孔 2处。桥梁位于曲线上 ， 梁体按直线平分 中矢布 设 后 ， 9 6 I n下 承 式 钢 管 混 凝 土 拱 桥 的主 梁 与 3 2 m 简 支梁体之间在曲线外侧梁缝较大 ， 为解决梁缝过宽问 题 ， 将 9 6 m下承式钢管混凝土拱桥的主梁梁端线浇筑 为平行 梁缝 中心线 ， 即 主梁平 面按梯 形 布设 。 1 6O f a ) 跨中截面 l 0 5 5 1 6 0 ( b ) 支点处截面 图 2主梁截面 ( 单位 ： C lT I ) 3 2主梁 预应 力 主梁 纵 、 横 向按 全 预应 力 结 构设 计 ， 箱 梁 纵 、 横 向 预应力钢束均采用 +1 5 2 m m高强度 、 低松弛钢绞线。 纵向设 1 5 4 , 1 5 2 1 I 1 12预应力钢束 ， 横 向在 吊杆隔墙和 支点 处 端 横梁 内设 3 ( ) 1 5 2 mm、 9 4 ) 1 5 2 mm 预应 力 钢 束 ， 拱座内竖 向设 , , 3 2 mm P S B 8 3 0预应力混凝土用螺 铁道标准设 计R A I LW AY S T A ND A R D D E S I G N 2 0 1 3 ( 1 2) 桥 梁 纹钢 筋 。 3 3 拱肋构 造 拱肋 采用 钢管 昆 凝 土结 构 ， 截 面 采 用竖 向抗 弯 刚 度大 且 腹 腔 内不 填 筑 混 凝 土 的新 型 哑 铃 形 截 面 。 拱肋 截 面高取 3 2 1 2 1 ， 上 、 下 弦 钢 管 外 径 取 1 1 0 a m， 壁 厚取 2 4 mm， 钢管内灌注 C 5 5微膨胀混凝土 ， 上下弦钢 管 中心 距 为 2 1 m。拱 肋 上 下 弦 管 之 间 采 用 厚 度 为 2 4 m m的缀板连接， 缀板 间距 7 0 a m， 在拱脚处加宽至 1 1 0 a m， 为保 证 缀 板 局 部 稳 定 ， 设 置 纵 、 竖 向加 劲 肋 。 缀 板 间除拱脚 面以外 4 5 2 i n范 围及 吊杆处纵 向 1 5 m 范 围灌注 C 5 5微 膨胀混 凝土外 ， 其余 均不灌 注混凝 土 。拱 肋截 面如 图 3所 示 。 rr 1 丝塑笪! ! I l ， ： _ ： _ 、 壁 遇 蹩 g 一 1 圆 篓 【 ： 邀 壁 遇 圭 儿 生 丝塑筻( Q 塑 g 图 3拱肋截面 ( 单位 ： mm) 3 4 横 撑 对 于平行 拱肋 ， 大量 的分 析表 明 ， 其横 撑 布置对 结 构横 向稳 定 的影 响要大 于其 自身 刚度 的影 响。拱顶 横 撑布 置成 与拱 轴线 铅直 正 交 ， 在 其 他 地 方 布置 成 与 拱 轴线相切 ， 对 提高横 向稳定效果较好 。因此 ， 本桥 在桥跨方 向的两侧各设 1道“ K” 撑 ， 中间设 3道“ 一” 字撑 。“ 一 ” 字撑 和 “ K” 撑 均 为 空 钢 管 组 成 的桁 式 结 构 ， 分别 由 + 8 0 0 m m、 西 5 0 0 mm、 + 4 0 0 m m的钢管组成。 3 5 吊杆 为保 证更 换 吊杆 时不 中断行 车和单 根 吊杆断裂 时 桥 梁 的安全性 ， 吊杆布 置为纵 向双 吊杆 ， 同一 组 吊杆 纵 向间距 6 0 a m。两 榀 拱肋 共设 2 6组 吊杆 ， 第 一组 吊杆 距离支点 1 2 0 m， 其余各 组 吊杆 中心距 均为 6 0 m。 吊杆采用 P E防护 的 6 1丝 7 m m 的平行钢丝束。为 防止人 为破坏 ， 在距 梁顶 3 m 范 围 内 ， 于 吊杆 P E护 套 外加设 0 8 mm厚的不锈钢管予以防护。吊杆张拉端 设 在拱 肋上 端 ， 下 端与锚 箱 连接 ， 锚箱钢 板 预埋在 主梁 内， 锚 箱 拉 板 采 用 Q 3 4 5 q E钢板 ， 尺 寸 为 4 0 0 mm 3 0 m m， 锚 固钢筋 采 用 HR B 4 0 0的 4 , 3 2 m m 钢 筋 ( 板 孔 4 , 3 5 m m) 。吊杆大样及连接构造横断面如图 4所示。 3 6 拱脚 拱 肋伸 入拱 座 ， 拱 座 内拱肋 钢管设 置剪 力钉 ， 并通 过构造钢筋和预应力粗钢筋与主梁形成整体。拱肋截 面在拱脚处 由哑铃形截面变为 1 8 rex 5 1 m的矩形截 面。为提高拱座混凝土的抗拉能力 ， 拱座和拱座下 的 部 分 主梁混凝 土 采用 C 5 5聚丙烯 纤维 混凝 土 。 7 5 桥 梁 赵 亮一兰渝铁路9 6 i n 下承式钢管混凝土拱桥设计 张拉端锚具 LZ M 7 -6l C 球形支座 上预埋管 4,2 0 36 热缩带 不锈钢套管 西1 250 8 下预埋管 4, 2 0 36 锚箱钢板 锚垫板 排水台 4 , 3 2 钢筋 保护罩 螺母 聚胺脂发泡剂充填 减震器 上预埋管管 口密封 低应力全防腐索体 P E S HY( F D ) 7 - 6 1 防水罩 减震器 密封筒 球形支座 螺母 固定端锚具 上M7 - 6 1 D 箱梁预应力钢柬 图 4 吊杆大样及连接构造横断面图( 单位 ： mm) 3 7 支座 采用 T Q G Z型钢 支座 ， 支点处 横 向设置 2个 支 座 ， 支 座间距 l 2 1 5 1 1 ， 支 座 吨位 2 7 5 0 t 。 4 施 工方法 在条 件允许 的情 况 下 采用 支 架 现 场浇 筑 ， 可 较 好 地保 证结 构 的 整 体 性 ， 因此 该 桥 采 用 支 架 现 场 浇 筑 、 “ 先梁 后 拱 ” 的施 工 方 法 。主 要 施 工 步 骤 如 下 ： 施 工基 础及桥 墩 ， 利用 满堂支架 现浇 主梁 ， 张拉 主梁 预应 力钢束 ； 以桥面为工作平台， 搭设支架 ， 拼装钢管拱肋 ， 依 次对称 灌注拱 肋上 弦钢 管 、 下 弦钢管 、 吊杆 处缀板 内 混凝 土 ； 拆 除拱 肋支 架 ， 拱 肋受 力 ， 按 指 定 的 次序 和 初 张 力张拉 吊杆 ； 拆 除 主梁支 架 ， 在 主梁 预应力 张拉完 成 1 5 0 d后施 工 桥 面 系 ； 实 测 吊杆 力 并 调 整 至设 计 目标 值， 完成全桥施工。全桥主要施工步骤如图5所示。 5结构 计算 分析 5 1 计 算 内容及方 法 本桥计 算 内容 主要 包 括静 力 计 算 分析 、 拱脚 节 点 局部应力分析 、 自振特性分析和空间稳定性分析。静 力计算分析 主要有主梁纵 向计算 ( 施工 阶段、 运营阶 段预 应力混 凝 土的应 力 、 强 度及 抗 裂性 检 算 ) ， 主梁 的 变形 、 变位和梁端转角检算 ， 主梁横 向计算 ( 支点处端 横梁 、 吊杆 处横 隔墙 和 无 吊杆 区横 向环框 计 算 ) ， 拱 肋 检算 和 吊杆 及锚 箱检 算等 。 根据采 用 的施工 方法 和拟定 的施 工步骤按 平 面杆 系进 行桥梁 整体 计 算 分 析 ， 以空 间计 算进 行 校 核 。计 算 中主要考 虑结 构 自重 、 二 期 恒 载 、 预 应力 、 混凝 土 收 缩 、 徐变 、 列 车 荷 载 、 动 力 荷 载 、 摇 摆 力 、 离 心 力 、 制 动 力 、 风 力 、 温 度 力 和 地 震 荷 载 等 。 桥 面 二 期 恒 载 按 1 9 0 k N m 计算 ， 根据桥址处气候条件， 结构整体升、 ( e ) 施工步骤3 号墩 重 号 墩 稿i囊蓊 二 = 自 二 二 二=_ 一 二 商 = 一 耵 砷 盛 圜 罂 m 0 ( d ) 施工步骤4 图 5主要施工步骤 降温分 别 取 2 0、 一 2 5 c C， 拱 肋 与 主 梁 的 温差 取 5 ， 吊杆 与 主 梁 的温 差 取 1 0 ， 主梁 顶 板 非线 性 升温 取 + 5 c c进 行计 算 。其 他设 计 荷 载及 相 关 参 数 的 取值 按铁 路规范 执行 。 5 2桥 梁纵 向计算 主梁 纵 向按 全预应 力结 构设计 。钢 管混凝 土组合 截面根据竖向抗弯刚度等效的原则转换为矩形截面的 混凝土拱肋 ， 并考虑混凝土收缩、 徐 变效应 ， 拱肋与梁 在连 接处 固结 。综合 考 虑 主梁 、 拱 肋 的受 力 和 变形 等 因素 ， 确定 吊杆 的张 拉顺 序 和 初 张力 。纵 向计 算模 型 如 图 6所示 。 图 6纵 向计算模型 计算 结 果 表 明 ， 主 梁 与 拱 肋 的 竖 向 刚 度 比 为 2 1 5 ， 设计 为刚梁 刚拱 ， 弯矩 由梁 、 拱 按刚度 共 同承担 。 ( 1 ) 施 工 阶段 按 指 定 顺 序 和 初 张 力 张拉 吊 杆 时 ， 7 6 铁道标准设计R AI L W AY S T A N D A R D D E S I G N 2 0 1 3 ( 1 2 ) 赵 亮一 兰渝铁路 9 6 m下承式钢管混凝土拱桥设计 吊杆 和拱 肋 的检算 不控 制设 计 ； 主梁 上 、 下 缘最 大压 应 力分别为 1 1 5 、 1 2 0 MP a ， 最小压 应力分 别 为 0 9 7、 2 1 MP a ， 设计应力均满足施工阶段应力要求。 ( 2 ) 成桥 时主 梁弯矩 、 剪力 、 轴力 和 应 力 如 图 7所 示 ， 拱肋 的弯 矩 、 剪力 、 轴力 如 图 8所 示 ， 吊杆拉 力如 图 9所示 。 言喜 毒 雾 重 l 謇4z 0 桥梁纵向 m f a ) 主梁弯矩、剪力、轴力 桥梁纵向， m f b ) 主梁应力 图 7 成桥时主梁弯矩、 剪力、 轴力及应力 2O l 0 冒至 0 杀 一 l 0 童 暴一 2 0 蒸 -3 。0 -50 - 自 盘 ： 一弯 矩- * - 2- - - 2 ： I _ I _ 。 。 。 。 - - I - I - - 1 o oO Z 8 00 6 O0 4 00 2 O0 0 l 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0l 1 1 2 1 3 吊杆号 图 9 成桥 时吊杆拉力 从 以上 各 图中可 以看 出 ， 在 成桥 时 主梁恒 载弯 矩 、 剪 力较 小 ， 上 、 下 缘 应 力 均 小 于 1 0 MP a ， 最 大 应 力 差 4 8 MP a ； 拱肋弯矩、 剪力较均匀 ， 各吊杆拉力大小基本 均 匀 ， 结 构 受力 比较合 理 。 ( 3 ) 运营阶段计算结果 运营阶段主梁计算结果如表 1所示 。 表 1 运营阶段主梁计算结果 铁道标准设 计R A I LW AY S T A ND A R D DE S I G N 2 0 1 3 ( 1 2 ) 桥 梁 从 表 1可 以看 出 ， 主梁设 计应 力 、 正截面抗 弯 强度 安全系数和抗裂安全 系数 均满 足规范要求 ， 并留有 一 定的安全储备 。 ( 4 ) 主梁 的 变形 、 变位 和梁端 转角 。 。 运营阶段在 中一 活载作用下 ， 主梁竖 向活载挠度 ( 计冲击力 ) 为 1 8 3 c l r l ， 小 于计算跨度的 1 9 0 0限值 ； 引起的梁端转 角为 0 9 0 ， 小于 3 0 限值 ； 3 m梁长扭 曲变形 为 0 6 8 mm， 小于 3 0 m m 限值 。在列 车横 向摇 摆力 、 离心力 、 风力和温度力的作用下梁体 的水平挠度 为 0 5 6 c m， 小于计算跨度 的1 4 0 0 0 限值 ， 均满足规范 要 求 。 5 3主梁横 向计算 ( 1 ) 支点处端横梁计算 支点处端横 梁简化为横 向简支 的矩形 截面梁检 算 ， 端横梁上 的恒 、 活载加载考虑拱肋轴力和剪力的影 响 ， 并 按实 际 位 置 加 载 ， 活 载 考 虑 道 砟 横 向分 布 的作 用 。计 算 需 配 置 1 8根 9 4 ) 1 5 2 m m 钢 束 ， 上 下 2排 布置 。 ( 2 ) 吊杆处横隔墙计算 吊杆处横隔墙按被支撑在主梁腹板下缘 的 T形 截面梁进行检算。箱梁横 向有 4道腹板 ， 分别按边腹 板下缘设置刚性支撑 ， 中腹板设弹性支撑和只在边腹 板下 缘设 置刚 性支 撑进 行 检 算 ， 按 最 不 利状 况 配 置 预 应力 筋 。恒载 考虑 纵 向两 吊杆 间箱 梁 的 自重 和二期 恒 载 ， 活载按两 吊杆间距离能布置的所有列车活载计算 ， 并考虑横向道砟分布的作用。计算 比较后 ， 吊杆处隔 墙下 须 配 置 9根 3 4 ) 1 5 2 mm钢 束 和 1根 9 4 , 1 5 2 m m 钢束 ， 沿箱梁底板横向布置。 ( 3 ) 无吊杆区横向环框计算 无 吊杆区横 向环框纵向计算长度按列车一个轴的 荷载在桥面板上的有效分布宽度取值 ， 恒、 活载按实际 位置进行加载， 并考虑桥上道砟 的分布作用 。计算模 型简化为四点支承的框架 ， 按刚性支撑和弹性支撑分 别计算 ， 取最不利状况进行配筋计算。其荷载工况按 15照 、 寒潮 2种 模式考 虑 。温度 图式如 图 1 0所示 。 8 8 0 0 O 0 O 0 5 5 5 0 o O 0 ( a )日照模式 ( b ) 寒潮模式 图 1 0环框横 向温度计算图示 5 4 拱 肋检 算 拱肋为钢管混凝土组合结构 ， 按钢筋混凝土理论 检算截面强度。运营阶段最不利荷载组合作用下， 拱 肋属小偏心受压构件 ， 钢管及钢管 内混凝土检算结果 见表 2。 7 7 隧 道 地 下 工 程 6结论 与体会 吴广明 ， 刘志春 ， 吴晓辉一兰渝铁路两水隧道软岩大变形控制技术 ( 1 ) 高地 应 力 、 围岩 强 度低 是 软 岩 隧 道产 生 大 变 形 的内在 因素 ， 设 计施 工 措 施不 能 适 应 现场 需 要 是 软 岩产生大变形的外部因素， 两者共 同作用导致了软岩 大变形 。 ( 2 ) 短台阶或微台阶工艺有利于快速施工。仰拱 及 早封 闭成环 ， 二 衬适 时 紧 跟是 控 制 大变 形 的有 效手 段 之一 。 ( 3 ) 自进 式 长 锚 杆 锁脚 并 及 时有 效 注 浆 ， 也 是 控 制 围岩大变形 的有 效手 段之一 。 ( 4 ) 对于软弱围岩大变形 隧道 ， 预留合理 的变形 量 既 能达到 释放 围岩 压 力 ， 又能 防止 初期 支 护 侵 入 隧 道净空， 是避免拆换初期支护的有效办法。 参考 文献 ： 1 王建军 兰渝线高地应力区隧道变形机制及分级探讨 J 隧道建 设 ， 2 0 1 1 ( 3)： 2 8 92 9 3 I I 11 It t i ll 一 I I 2 陈涛 某软岩大变形防治问题 的探 讨 J 石家庄铁 道学院学报 ， 2 0 0 8 ， 2 l ( 1 ) ： 3 94 2 3 铁道第一勘察设计院 ， 石家庄铁道 学院 ， 兰州 交通 大学 ， 等 乌鞘 岭隧道岭脊地段复杂应 力条件下 的变形控制技术研 究阶段成果 总报告 R 兰州 ： 铁道第一勘察设计院 ， 2 0 0 4 4 朱永 全 隧道稳定 性位移 判别准则 J 中 国铁 道科 学， 2 0 0 1 ， 2 2 ( 6)： 8 08 3 5 朱永 全， 刘志春 ， 李文江， 等 乌鞘岭 隧道岭脊地段 复杂应力条件 下的变形控制技术研究 ( 专题报告) 现场测试成果报告 R 石家 庄 ： 石家庄铁道学院 ， 2 0 0 4 6 吴广 明 高地应力软岩大变形 隧道 施工技术 J 现代 隧道技术 ， 2 0 1 2 ， 4 9 ( 4 ) 7 姜云 隧道工程 围岩大变形 问题研究 C 全国测绘与地理信息 技术研讨交流会专辑 ， 2 0 0 3 8 张旭珍 关角 隧道大 变形处理技 术 J 石 家庄铁 道大 学学报 ， 2 0 1 1 ， 2 4 ( 1 ) ： 1 72 0 9 赵勇 隧道软弱围岩变形机制与控制技术研 究 D 北京 ： 北京交 通 大学 ， 2 0 1 2 1 O苟彪 ， 项志敏 ， 张松柏 ， 彭万平 F 7断层挤压性 型围岩 大变形控制 技术 J 铁道标准设计 ， 2 0 0 5 ( 9 ) ： 3 7 4 0 ( 上接 第 7 8页 ) 自振特性 计算 结 果 表 明 ， 梁 部 振 型 首先 表 现 为拱 肋 面外 对称挠 曲 ， 其 面 内竖 向挠 曲在 第三 阶 出现 ， 频率 为 1 8 4 6 H z ， 大于 n 。 = 2 3 5 8 L =1 5 8 1 H z的限值 要 求 圳 。 5 9空 间稳定性 分析 钢管混凝土拱的空 问稳定分 为极值 点失稳和分 支屈 曲失稳 ， 极 值 点 失 稳 的研 究 还 不 够 成 熟 ， 在 实 际 工程 中很少 使用 ， 但分支 屈 曲失稳 可 以采用 通用程 序进行特征值求解 ， 在设计 和计算 时被大量采用 。 本 桥 利 用 通 用 软 件 Mi d a s C i v i l 计 算 ， 采 用 子 空 间 迭 代法进行桥 梁模态分 析 ， 计 算屈 曲失 稳临界 荷载系 数 。运 营 阶段 屈 曲分 析采 用 荷 载 组 合 为 ： 自重 + 二 期 恒 载 + 中 一 活 载 + 离 心 力 + 摇 摆 力 。第 一 阶 失 稳 模 态 如 图 1 4所 示 。 图 1 4 桥梁失稳模态 计算结 果表 明前 2 2阶均 表现 为 拱 肋 的面 外 弯 曲 或扭 转失稳 ， 说 明该 桥拱 肋 面 外 刚度 相 对 于 面 内刚 度 较小 ， 对整 个桥 梁 的稳 定起 控制作 用 ， 屈 曲分 析 的最 小 特征 值 即临界荷 载系数 为 6 4 6 。 6 结语 下 承式钢 管混凝 土拱 桥跨越 能力 大 ， 建筑 高度 低 ， 施 工方 便 ， 主梁采 用 桥 面 整体 连 续 的箱 梁 ，具 有 较 大 的强度和刚度 ， 能保证列车运行的安全性和旅客乘坐 的舒适 性 。 参考文 献 ： 1 陈宝春 钢管混凝土拱桥 M 北京 ： 人民交通 出版社 ， 2 0 0 7 2 金成棣 预应力混凝土梁拱组合桥梁设计研究 与实践 M 北 京： 人民 交通 出 版社 ， 2 0 0 1 3 4 中华 人 民共 和国铁道 部 T B 1 0 0 0 2 1 2 O O 5 铁路 桥涵设计 基本 规范 S 北京 ： 中国铁道 出版社 ， 2 0 0 5 中华 人民共 和国铁道部 T B 1 0 0 0 2 2 2 0 o 5 铁路 桥钢结 构设计 规范 S 北京 ： 中国铁道 出版社 ， 2 0 0 5 5 中华人民共 和国铁道 部 T B 1 0 0 0 2 3 2 0 O 5 铁路 桥涵钢 筋混凝 土和预应 力 混凝 土结 构 设 计 规 范 S 北 京 ： 中 国铁 道 出版 社 2 0 0 5 6 中华 人 民共 和 国铁 道 部铁建 设 函 2 0 0 5 2 8 5号新 建 时 速 2 0 0公里客货共线铁 路设计 暂行 规定 S 北京 ： 中 国铁 道 出版 社 ， 2 0 0 5 7 中华人民共 和国铁道部 T B 1 0 6 2 1 2 0 O 9 高速铁路设计规 范( 试 行) S 北京 ： 中国铁道 出版社 ， 2 0 0 9 8 谢小兰 黄延大桥主桥 1 2 8 I n钢管混凝土系杆拱桥设计 J 铁道 建筑技术 ， 2 0 1 0 ( 6 ) ： 9 09 2 9 殷俊章 双线铁路钢管混凝 土系杆拱桥设计 J 交通运输工程与 信息学报 ， 2 0 0 9( 2 ) ： 2 83 2 1 O 马雅林 ， 毛亚娜 ， 刘世忠 ， 叶丹 下承式钢管混 凝土拱桥拱 脚空间 应力分析 J 铁道标准设 计， 2 0 1 1 ( 1 1 ) ： 4 95 3 1 1 张亚丽 吊杆初张力及更换 吊杆对拱桥受力和变形 的影响 J 高 速铁路技术， 2 0 1 0 ( S ) ： 1 9 62 0 3 铁道标 准设 计R A I L W AY S T A ND A R D D E S I G N 2 0 1 3 ( 1 2 )