理论教育 大跨度铁路悬索桥设计:问题与挑战

大跨度铁路悬索桥设计:问题与挑战

时间:2023-10-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:就铁路悬索桥而言,悬索桥不宜作为重型铁路桥梁使用,国内外同行对大跨度铁路悬索桥技术未来也是心存担忧和持驻足观望的态度。因此研究设计千米跨度铁路悬索桥工程应用时,面临主观和客观的多方面巨大压力。应加强大跨度铁路悬索桥的动力性能研究,尤其是桥梁抗风、抗震、风-车-线-桥耦合分析等方面的理论分析与工程对策。

大跨度铁路悬索桥设计:问题与挑战

由于大跨度悬索桥刚度小,几何变形大,列车行驶时纵向、横向振动衰减慢,特长跨梁端转角过大等不利因素,大跨度铁路悬索桥的发展一直比较缓慢,已严重制约了我国铁路主干网的合理布局和路径优化

2004年基于对南通至上海越江铁路工程进行桥隧方案与深度研究设计对比,研究了悬索桥和斜拉桥方案跨越长江下游的技术可行性,经过近四年的前期研究,首次明确提出在我国铁路荷载条件下,千米跨度斜拉桥和悬索桥受力性能和舒适度指标均具有技术可行性,相关论点先后在国内外学术期刊国际会议上发表[67]。此后经铁道部报国家发改委批准立项并最终确定以斜拉桥的形式在沪通长江大桥工程中实施。

随后,大跨度铁路悬索桥实质性研究设计依托于江苏五峰山过江通道工程,其前期设计研究及外业勘测于2008年启动,2010年初完成工程可行性研究工作,主跨1 120 m悬索桥方案被作为五峰山过江通道工程推荐方案提出,2015年初步设计被铁道部会审批复,最终确定以跨度1 092 m的悬索桥方案开工建设。五峰山长江大桥由此成为我国首座跨度超千米的铁路桥梁,也是长江上第一座一跨越长江的铁路桥梁。

与公路桥相比,铁路桥具有以下突出的特点:铁路活载及二期恒载大,动力响应和结构变形相对较大;与此同时,为了保证列车运行的安全性和旅客乘坐的舒适性,又要求铁路桥梁有更高的可靠性、安全性和较高的横向、竖向刚度。这些矛盾对大跨度铁路桥梁设计提出了更多挑战和更高的技术要求[8]

就铁路悬索桥而言,悬索桥不宜作为重型铁路桥梁使用,国内外同行对大跨度铁路悬索桥技术未来也是心存担忧和持驻足观望的态度。国内同行业师友、学者则寄信作者,劝说不要去挑战未知和甘冒风险。因此研究设计千米跨度铁路悬索桥工程应用时,面临主观和客观的多方面巨大压力

对于大跨度铁路悬索桥的设计需要解决以下问题:(www.daowen.com)

(1)基于中小跨径桥梁建立的铁路桥梁活载标准亟待更新,尤其是列车加载长度、多线列车折减方式等需要结合千米跨度铁路悬索桥的特点进行专项研究和补充。

(2)为确保结构安全和行车舒适,悬索桥各构件的结构形式需针对大跨度铁路桥梁进行改进,相关结构关键参数的确定应进行详细计算并优化。

(3)应详细研究并明确提出大跨度铁路悬索桥的设计目标状态,把握与铁路行车舒适度、安全度,以及与轨道几何形位密切相关的刚度标准,包括挠跨比、最小竖曲线半径、梁端转角限值等。

(4)应加强大跨度铁路悬索桥的动力性能研究,尤其是桥梁抗风、抗震、风-车-线-桥耦合分析等方面的理论分析与工程对策。

(5)针对铁路悬索桥的结构和受力特点,研究制定线形控制措施和施工技术方案。

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