我国大跨度铁路钢桥的技术发展

我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展中铁大桥勘测设计院高宗余总程师教授级高博士总工程师教授级高工博士2009.9武汉我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展目录目录一、前言二、正在建设中的大跨度钢桥简介二、正在建设中的大跨度钢桥简介三、大跨度钢桥新技术中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展一、前言中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院一、前言我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展随着我国“中长期铁路网规划”和“十一五”规划的陆续实施，目前有一大批高速客运专线铁路正在建设中。一大批高速客运专线铁路正在建设中。我国幅员辽阔，大江大河众多，随着经济的不断发展，水上航运也越来越繁忙，因此，桥梁跨度也越来越大。上世纪90年代以来，我国一直在进行高速客运专线铁路大跨度钢桥的上世纪90年代以来，我国一直在进行高速客运专线铁路大跨度钢桥的研究设计工作。中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院一、前言我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展桥梁是铁路客运专线重要工程结构，对于客运专线列车运行的平稳桥梁是铁路客运专线重要工程结构，对于客运专线列车运行的平稳性、旅客乘坐舒适性和安全性具有重要影响。目前，客运专线大跨度桥梁，除必须满足传统的强度要求外，首要考虑的是需要更好的刚度和更高的耐久性。久性。中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展二、正在建设中的大跨度钢桥简介中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展主要介绍跨越长江、黄河的几座铁路客运专线大桥，包括武汉天兴洲长江大桥、南京大胜关长江大桥、郑州黄河公铁两用大桥、京沪高速铁路济南黄河大桥、安庆铁路长江大桥等。经过技术及经济性比选，上述几座大桥均采用了能够提供良好刚度条件的钢桁梁结构。度条件的钢桁梁结构。钢桁梁结构是铁路大跨度桥梁最常采用的结构形式，为了满足大跨、重载、高速行车的要求，必须进行技术创新，在几座大桥的设计、施工中采用了大量的新材料、新结构、新工艺和新设备。施工中采用了大量的新材料、新结构、新工艺和新设备。中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展1、武汉天兴洲公铁两用长江大桥武汉天兴洲长江大桥是公铁两用桥，它是武汉铁路枢纽内的第二过江通道，的第二过江通道，同时也是武汉市城市中环线的过江通道。大桥位江通道。大桥位于武汉长江公路桥下游9.5公里的天兴洲江段天兴洲江段。中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展大桥通行4线铁路，6车道城大桥通行4线铁路，6车道城市公路。4线铁路中，2线为京广客运专线，桥上设计车速为200km/h以上；另2线为I级铁路。中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展主桥采用主跨504m的双塔斜拉桥，全长1092。斜拉索按扇拉桥，全长1092m。斜拉索按扇形索布置。加劲梁采用钢桁梁。中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展加劲梁采用钢桁梁，双层桥面，上层为公路，下层为铁路。主桁为公路桥面板与主桁相结合的板－桁结合梁新结构，桁宽30m。主桁设计为三片桁结构。由于桥面较宽，荷载大，为了减小杆件内力、主桁设计为三片桁结构。由于桥面较宽，荷载大，为了减小杆件内力、简化横联结构，提高横梁刚度。桁高15.2m、节间长度14m。桁高15.2m、节间长度14m。中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展主桁杆件钢材：Q370q-E，最大板厚50mm。主桁采用焊接整体节点结构形式，主桁杆件弦杆均采用带加劲肋的箱形截面，斜杆和竖杆采用箱形构形式，主桁杆件弦杆均采用带加劲肋的箱形截面，斜杆和竖杆采用箱形或工字型截面。中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展上层公路桥面在桥梁两端各168m范围内设计为混凝土板，中间756m长范围内为钢正交异性板结构，混凝土板和钢正交异性板均和钢桁架的上弦杆顶板连接而共同受力。同受力。边跨设计为较重的混凝土桥面板的目的是平衡活载作用下边墩及辅助墩的负反力。力。中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展由于运行高速客运专线列车，铁路桥面采用道碴桥面，预制混凝土道砟槽，并通过剪力钉与纵梁结合。钉与纵梁结合。明桥面示意中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展主塔:采用钢筋混凝土结构，倒Y形承台上高度为米形,承台以上高度为190米；中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展在两主塔下横梁顶面与桁梁之间设置阻尼装置，以传递并减小列车制动及地震时产生的顺桥向作用力和位移，同时不能阻碍温度变化时产生的位移变化，实现多种作用效应下结构位移-力响应的综合控制。移-力响应的综合控制。采用流体阻尼器和磁流变液阻尼器相结合的混合控制方案。中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展斜拉索：平行高强钢丝索体系，钢丝采用抗拉强度为1670MPa的φ7mm镀锌钢丝。在主塔两侧各布置16根，全桥共192根，斜拉索截面设计类型共分8种，最大为451-φ7mm。大为φ。中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展主塔基础：均采用φ3.4m钻孔灌注桩，2号墩为柱桩，32根，桩长约60m，3号墩为摩擦桩，40根，桩长80m；承台厚6m，塔座厚5m。承台采用双壁钢吊箱围堰施工。承台采用双壁钢吊箱围堰施工。中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院主要施工方案：二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展主要施工方案：１.天兴洲长江大桥主塔墩基础采用双壁钢吊箱围堰法施工，围堰平面为矩型，其中较大的3#墩围堰采用双壁钢吊箱围堰法施工，围堰平面为矩型，其中较大的3#墩围堰轮廓尺寸为：长69.5米，宽44.0米，高15.0米，总重约3100吨。钢吊箱围堰由工厂岸上制造成形后下水，浮运到墩位进行精确定位，3#墩围堰采用定位船的方法定位，2#墩锚墩预施拉力方法定位。3#墩围堰采用定位船的方法定位，2#墩锚墩预施拉力方法定位。双壁钢吊箱围堰法施工技术将钻孔桩施工平台和承台施工围堰有机结合，通过钢吊箱围堰内部的升机结合，通过钢吊箱围堰内部的升降系统，实现了施工过程中钢吊箱围堰随水位变化带载灵活升降的控制。中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展2.主桥钢梁采用整节段拼装架设法:整节段架设的节间由上下弦杆，斜杆，竖杆、段架设的节间由上下弦杆，斜杆，竖杆、铁路纵横梁及平联、公路正交异性钢桥面板和临时杆件组成。一个节间最大吊重为700吨。中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展2、南京大胜关长江大桥南京长江大桥南京大胜关长江大桥是京沪高速铁路的控制工程，铁路的控制工程，也是沪汉蓉铁路的越江通道，同时通行南京市双线地铁。行南京市双线地铁。距南京长江大桥约20公里。桥约20公里。大胜关长江大桥南京长江三桥大胜关长江大桥南京长江三桥中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展大桥全长9.273公里，其中两岸长江大堤之间正桥与南岸引桥共3.674公里按六线设计（即：高速双线、沪汉蓉双线、南京地铁双线），北岸5.599公里引桥按高速双线、沪汉蓉双线铁路设计。线），北岸5.599公里引桥按高速双线、沪汉蓉双线铁路设计。京沪高速铁路设计速度目标值300公里/小时.北引桥正桥南引桥六线六线四线四线5.599km3.674km全长全长9.273km9.273km中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展大桥主桥采用（108+192+336+336+192+108）m六跨连续钢桁梁拱桥，北岸浅水区采用2联2×84m连续钢桁梁结构布置。中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展钢桁梁采用三片主桁结构，主桁间距为15m，四线铁路合建于桁内，沪汉蓉和京沪客运专线分置于中桁上下游侧，南京地铁外挂主桁内，沪汉蓉和京沪客运专线分置于中桁上下游侧，南京地铁外挂主桁于横梁悬臂上。南南南京地铁南京地沪汉蓉铁路京沪高速铁路铁铁沪汉蓉铁路京沪高速铁路15m15m中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展钢桁拱矢跨比1/4，拱顶桁高12米，从拱趾到拱顶总高约96米桁高12m拱桁立面桁高12m84m中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院84m二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展杆件最大轴力约9330吨，选用Q420qE等级钢材，最大板厚选用60mm，杆件最大重量116吨。钢材种类位置Q420qE轴力超过40MN的受压拱肋杆件及节点板Q370qE其它主桁杆件、桥面系Q345qD联结系及轻轨纵梁、托架Note:Q420qE表示其屈服强度为420MPa.红线表示Q420中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展活载变形及预拱度•位置挠度f(mm)挠跨比f/l•位置挠度f(mm)挠跨比f/l端跨：68.31/1581边跨：178.91/1073主跨15721/2137主跨：157.21/2137•桁梁端转角：0.19%.Z-方向-7.78226e-010-1.62657e-002-3.25314e-002-4.87972e-002-6.50629e-002-8.13286e-002-9.75943e-002-1.13860e-001-1.30126e-001-1.46391e-001-1.62657e-001178923001-1.78923e-001系数=8.8865E+001683mm1789mm1572mm68.3mm178.9mm157.2mm中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展3片桁的内力及挠度差•内力差：5-10%.•恒载作用下最大挠度差：10mm•恒载作用下,最大挠度差：10mm.轴力轴力4.75992e+0043.53351e+0042.30711e+0041.08070e+0040.00000e+000-1.37211e+004-2.59852e+004-3.82492e+004-5.05133e+004-6.27774e+004-7.50414e+004-8.73055e+004中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简介我国大跨度铁路钢桥的技术发展我国大跨度铁路钢桥的技术发展钢桁梁:•大量采用整体节点，减少拼接工程量。•整体钢桥面，多横梁，中中铁铁大大桥桥勘勘测测设设计计院院二、大跨度钢桥简