大跨度铁路悬索桥纵向位移特征及纵向支承要求
发布时间：2021-01-28 01:48
为研究大跨度铁路悬索桥合理的纵向支承体系,从理论上分析大跨度悬索桥的刚度特性及大跨度铁路悬索桥的纵向位移特征,并以某主跨1 060m上承式钢桁梁铁路悬索桥为例,分析大跨度铁路悬索桥在列车荷载作用下的梁端纵向位移特征,研究不同纵向支承体系对悬索桥加劲梁梁端纵向位移及速度的影响,最后给出大跨度铁路悬索桥纵向支承设计的要求。结果表明:竖向荷载作用下,结构产生显著纵向位移,是悬索桥的基本结构特征;竖向荷载作用在悬索桥加劲梁上不同位置时,加劲梁梁端纵向位移差别大;铁路列车作为快速移动荷载,具有规则、连续的特征,从而导致铁路悬索桥梁端频繁快速活动,此为梁端伸缩装置、支座、吊索耐久性的控制性因素。
【文章来源】：桥梁建设. 2020,50(04)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
悬索桥竖向变形特征
加劲梁通过吊索与主缆连接，在对称荷载工况下不产生可观纵向位移；在反对称荷载工况下，受吊索倾斜引起的水平分力作用，加劲梁发生向荷载作用侧的梁端纵移。由于加劲梁截面抗拉、抗压刚度大，并且总体上平直，加劲梁上各点纵向位移基本一致。以某单跨悬索桥为例，其单线列车加载工况下梁端纵向位移的影响线如图3所示。由图3可知：当移动的单一车辆从悬索桥的一端上桥行驶向另一端时，加劲梁的梁端将先发生与行车方向相反的移动，车辆通过1/4跨后，又将发生与行车方向一致的移动，直至到达另一侧的1/4跨附近，再发生与行车方向相反的移动。静置最不利荷载作用下（图3中A-B-C区加载），加劲梁梁端出现最大纵向位移。按照日常行车条件，梁端位移值难以到达最大值，加劲梁竖向挠度也不大。对于公路桥，汽车在桥上的分布不会按照加载影响区规则分布，汽车行驶在梁上不同位置对梁端纵向位移的效应可能相互抵消，但不会改变活载作为移动荷载促使梁端频繁活动的规律，此结论已得到实桥检测的证实。国内某主跨1 490m的单跨悬索桥，经检测，加劲梁梁端日累积行程达80.96m；某主跨1 385m的单跨悬索桥，经检测，加劲梁梁端日累积行程达93.36m。其中，体系温度变化引起的梁端纵向位移占梁端活动总行程中很小的比例[11-12]。对于大跨度铁路悬索桥，由于铁路列车荷载具有长度上连续的特征，容易出现在规定的加载影响区加载的情况，接近于最不利加载，且铁路列车行驶速度快，从一个桥塔处进入到另一个桥塔处离开的时间更短，在更短的时间内加劲梁梁端纵移要完成一个循坏，梁端移动更加频繁、速度更快。
按ZKH荷载模式加载，根据牵引质量换算求得加载长度，均布及集中荷载总重3 100t，如图5所示。为记录列车在桥上的位置，记车头从桥左端上桥为工况(1)，每1s后列车所在位置依次记为工况(2)、(3)、(4)、…、，直到车尾从桥右端下桥，共27个工况。计算各工况梁端位移并连成曲线，对位移曲线采用差分法求导得到梁端移动速度变化曲线，如图6所示，为方便表示，图中列车行驶速度按200km/h计算，当列车以120km/h行驶时，加劲梁梁端移动速度为图6中速度的60%。由图6可知：当列车行驶至左侧1/4跨位置时，梁端最大位移183.1mm（向左），此时梁端移动速度为24.4 mm/s（向左）；当列车行驶至右侧1/4跨位置时，梁端最大位移190.5 mm（向右），此时梁端移动速度为14.7mm/s（向右）；车尾上桥和车头刚要下桥时梁端最大移动速度为45.9mm/s（向左）；列车行驶至接近跨中位置时梁端最大移动速度达到69.3 mm/s（向右）。图5 牵引质量换算加载图示
本文编号：3004133
【文章来源】：桥梁建设. 2020,50(04)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
悬索桥竖向变形特征
加劲梁通过吊索与主缆连接，在对称荷载工况下不产生可观纵向位移；在反对称荷载工况下，受吊索倾斜引起的水平分力作用，加劲梁发生向荷载作用侧的梁端纵移。由于加劲梁截面抗拉、抗压刚度大，并且总体上平直，加劲梁上各点纵向位移基本一致。以某单跨悬索桥为例，其单线列车加载工况下梁端纵向位移的影响线如图3所示。由图3可知：当移动的单一车辆从悬索桥的一端上桥行驶向另一端时，加劲梁的梁端将先发生与行车方向相反的移动，车辆通过1/4跨后，又将发生与行车方向一致的移动，直至到达另一侧的1/4跨附近，再发生与行车方向相反的移动。静置最不利荷载作用下（图3中A-B-C区加载），加劲梁梁端出现最大纵向位移。按照日常行车条件，梁端位移值难以到达最大值，加劲梁竖向挠度也不大。对于公路桥，汽车在桥上的分布不会按照加载影响区规则分布，汽车行驶在梁上不同位置对梁端纵向位移的效应可能相互抵消，但不会改变活载作为移动荷载促使梁端频繁活动的规律，此结论已得到实桥检测的证实。国内某主跨1 490m的单跨悬索桥，经检测，加劲梁梁端日累积行程达80.96m；某主跨1 385m的单跨悬索桥，经检测，加劲梁梁端日累积行程达93.36m。其中，体系温度变化引起的梁端纵向位移占梁端活动总行程中很小的比例[11-12]。对于大跨度铁路悬索桥，由于铁路列车荷载具有长度上连续的特征，容易出现在规定的加载影响区加载的情况，接近于最不利加载，且铁路列车行驶速度快，从一个桥塔处进入到另一个桥塔处离开的时间更短，在更短的时间内加劲梁梁端纵移要完成一个循坏，梁端移动更加频繁、速度更快。
按ZKH荷载模式加载，根据牵引质量换算求得加载长度，均布及集中荷载总重3 100t，如图5所示。为记录列车在桥上的位置，记车头从桥左端上桥为工况(1)，每1s后列车所在位置依次记为工况(2)、(3)、(4)、…、，直到车尾从桥右端下桥，共27个工况。计算各工况梁端位移并连成曲线，对位移曲线采用差分法求导得到梁端移动速度变化曲线，如图6所示，为方便表示，图中列车行驶速度按200km/h计算，当列车以120km/h行驶时，加劲梁梁端移动速度为图6中速度的60%。由图6可知：当列车行驶至左侧1/4跨位置时，梁端最大位移183.1mm（向左），此时梁端移动速度为24.4 mm/s（向左）；当列车行驶至右侧1/4跨位置时，梁端最大位移190.5 mm（向右），此时梁端移动速度为14.7mm/s（向右）；车尾上桥和车头刚要下桥时梁端最大移动速度为45.9mm/s（向左）；列车行驶至接近跨中位置时梁端最大移动速度达到69.3 mm/s（向右）。图5 牵引质量换算加载图示
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