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铁路钢管混凝土格构式高墩设计与分析

发布时间:2018-10-05 12:52
【摘要】:山区铁路在我国铁路网中占有很大的比例,在铁路建设过程中不可避免的需要采用高墩大跨桥梁结构,目前国内铁路桥对高墩大跨的研究,梁部采用预应力混凝土结构,桥墩采用钢筋混凝土矩形、圆端形空心墩及柱板式格构墩等,随着墩身高度增加,墩身混凝土用量将大幅度增加,使墩身及基础的造价大幅提高,施工难度急剧增大。高墩结构的设计与施工往往成为重要的控制因素。尤其是跨越地质较差的黄土深壑地区,对工程经济性的影响更为明显,因此有必要对新型的高墩构造形式开展研究,探索一种更为经济合理的铁路桥梁高墩结构形式。本文在总结铁路桥梁高墩应用发展的基础上,首次提出把钢管混凝土格构式墩应用于铁路高墩大跨桥梁中的思路。结合工程实例-驿马沟特大桥的方案和结构分析,主要开展钢管混凝土格构式墩应用于铁路桥梁高墩的设计研究,为铁路桥梁高墩设计与施工的技术创新和进步提供技术支撑。在总结钢管混凝土的发展的基础上,系统讨论了钢管混凝土构件的基本计算理论及规程、钢管混凝土基本工作原理及特点,进行了国内外设计规程的对比和钢管混凝土在桥梁中的应用分析。本文以拟建驿马沟大桥为工程实例,针对该桥所在的气象、工程地质、地震等工程背景资料,根据其结构设计特点和技术标准,结合实际地形、地质等要求,进行了桥型、桥墩等结构方案的对比研究,提出了钢管混凝土格构式桥墩配(175+175)m V撑T构钢桁方案、钢管混凝土格构式桥墩配(175+175)m钢桁斜拉桥方案、钢筋混凝土A型墩配(75+2×128+75)m预应力混凝土连续刚构桥方案三个桥型方案。针对三个桥梁方案的总体静力性能、动力性能、基础受力等方面进行了详细的结构设计和计算分析与比较,通过分析与比较表明驿马沟大桥钢管混凝土格构式桥墩配(175+175)m V撑T构钢桁方案具有结构轻型、受力性能合理、桥型美观、施工方便、造价适中的优点。针对驿马沟大桥钢管混凝土格构式桥墩配(175+175)m V撑T构钢桁方案进行风-车-桥动力仿真分析,证实钢管混凝土格构式桥墩应用于铁路桥梁高墩的可行性,该墩型不仅可应用于设计时速较低的普速铁路中,也可应用于设计时速350公里的客运专线铁路中。钢管混凝土格构式桥墩优点:大幅减少模板用量,提高机械化施工水平,缩短工期,降低高墩的综合经济成本,同时具备很好的延性即优良的抗震性能等。钢管混凝土格构式桥墩是一种结构性能优越、经济性能良好的新型高墩结构形式。
[Abstract]:The mountainous railway occupies a large proportion in the railway network of our country. In the process of railway construction, it is inevitable to adopt the long-span bridge structure with high piers. At present, the prestressed concrete structure is adopted in the beam part of the railway bridge in China. Reinforced concrete rectangular pier, round end hollow pier and column slab lattice pier are used in bridge piers. With the increase of pier height, the amount of concrete used in pier body will be greatly increased, so that the cost of pier body and foundation will be greatly increased, and the construction difficulty will increase sharply. The design and construction of high pier structure often become an important control factor. Especially in the loess deep gully area where the geology is poor, the influence on engineering economy is more obvious, so it is necessary to study the new type of high pier structure and explore a more economical and reasonable structure form of railway bridge high pier. On the basis of summarizing the application and development of high pier of railway bridge, this paper puts forward for the first time the idea of applying concrete filled steel tube latticed pier to long span bridge of railway high pier. Based on the analysis of the scheme and structure of Yimagou Bridge, this paper mainly studies the application of CFST latticed piers to the design of high piers of railway bridges, which provides technical support for the technical innovation and progress of the design and construction of railway bridge high piers. On the basis of summarizing the development of concrete-filled steel tube (CFST), the basic calculation theory and rules of CFST members, the basic working principle and characteristics of CFST are discussed systematically. The comparison of domestic and foreign design rules and the application of concrete filled steel tube in bridges are carried out. Taking the proposed Yimagou Bridge as an engineering example, aiming at the meteorological, engineering geology, earthquake and other engineering background data of the bridge, according to its structural design characteristics and technical standards, combined with the actual terrain and geological requirements, the bridge type is carried out. Based on the comparative study of bridge piers and other structural schemes, this paper presents a steel truss scheme for concrete filled steel tube (175,175) m V) lattice pier and (175) m steel truss cable-stayed bridge for concrete-filled steel tube (CFST) lattice pier, and a steel truss cable-stayed bridge with (175,175) m steel truss for concrete filled steel tube. The reinforced concrete type A pier with (752 脳 12875) m prestressed concrete continuous rigid frame bridge has three bridge types. The structural design, calculation, analysis and comparison of the three bridge schemes in terms of overall static performance, dynamic performance and foundation force are carried out in detail. The analysis and comparison show that the steel truss scheme of Yimagou Bridge with concrete-filled steel tube latticed pier (175,175) m V brace T truss) has the advantages of light structure, reasonable mechanical performance, beautiful bridge shape, convenient construction and moderate cost. The dynamic simulation analysis of steel truss with concrete-filled steel tubular (175,175) m V) steel truss is carried out for Yimagou Bridge, which proves the feasibility of applying CFST latticed pier to high pier of railway bridge. The piers can be used not only in ordinary speed railway with low speed, but also in passenger dedicated railway with 350 kilometers per hour. The advantages of concrete-filled steel tubular (CFST) latticed pier are: greatly reducing the amount of formwork, raising the level of mechanized construction, shortening the construction period, reducing the comprehensive economic cost of the high pier, and having good ductility, that is, excellent seismic performance and so on. Concrete-filled steel tube (CFST) lattice pier is a new type of high pier structure with superior structural performance and good economic performance.
【学位授予单位】:兰州交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U442.5;U443.22

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本文编号:2253456

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