京沪高速铁路济南黄河桥主桥设计研究

论文摘要

本文以京沪高速铁路济南黄河桥主桥（以下简称“济南黄河桥主桥”）的设计为研究对象，较为详细的研究了以下三个方面的内容：1)在充分研究济南黄河桥主桥具体建桥条件的基础上，对包括预应力连续刚构、部分斜拉桥、预应力混凝土连续梁、变高度连续钢桁梁和等高度刚性梁柔性拱方案在内的不同桥式进行对比，分析了各桥式上部结构和下部结构的不同特点，最后确定了等高度刚性梁柔性拱为最优方案，并对纵横梁+道碴槽板桥面系和正交异性板+道碴槽板桥面系做了对比研究；2)利用空间有限元计算软件，对纵横梁+道碴槽板桥面系和正交异性板+道碴槽板桥面系的济南黄河桥主桥进行空间整体有限元计算，分析了两种桥面系下的主要杆件内力，在此基础上，又对正交异性板上混凝土道碴槽的开缝方式进行对比研究，选定了横梁顶端道碴槽开缝的最佳形式。另外，本文还对正交异性板进行了有限元细部分析。空间静力有限元计算结果表明，采用整体钢桥面板对结构的受力有较大改善，济南黄河桥主桥的各项性能满足高速铁路使用要求；3)根据济南黄河桥主桥自振特性及车—桥系统动力学响应计算结果，从以下三方面对桥梁的动力性能和列车走行性进行了分析与评价，（1）桥梁自振特性；（2）列车通过桥梁时桥梁的动力学响应，主要包括桥梁的冲击系数、横向及竖向动位移、横向及竖向加速度、墩顶横向动位移、墩顶横向加速度等；（3）列车通过桥梁时列车的动力学响应，主要包括：列车的脱轨系数，轮重减载率，横向摇摆力，车体横向及竖向加速度，横向及竖向舒适度指标等。计算结果表明，济南黄河桥主桥的刚度能满足高速铁路桥梁的各项设计要求，该桥具有良好的动力特性和列车走行性。本文的研究工作为国内外类似高速铁路桥的设计提供了一定的研究基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 高速铁路发展现状及研究背景
• 1.2 高速铁路桥梁的研究背景
• 1.3 高速铁路对桥梁结构性能的要求
• 1.4 各国己建高速铁路桥梁概述
• 1.4.1 日本高速铁路桥梁概述
• 1.4.2 法国高速铁路桥梁概述
• 1.4.3 德国高速铁路桥梁概述
• 1.4.4 西班牙高速铁路桥梁概述
• 1.4.5 意大利高速铁路桥梁概述
• 1.4.6 瑞典高速铁路桥梁概述
• 1.4.7 丹麦高速铁路桥梁概述
• 1.4.8 我国高速铁路桥梁概述
• 1.5 本文主要内容
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 本文主要工作
• 第二章 济南黄河桥主桥桥式方案比选
• 2.1 建桥条件概述
• 2.1.1 济南黄河桥主桥工程概况
• 2.1.2 济南黄河桥主桥建桥条件概述
• 2.1.3 济南黄河桥主桥主要技术标准与建桥规模
• 2.2 济南黄河桥主桥主要设计原则
• 2.3 预应力连续刚构方案
• 2.4 部分斜拉桥方案
• 2.4.1 上部结构方案
• 2.4.2 下部结构方案
• 2.5 预应力连续梁方案
• 2.5.1 上部结构方案
• 2.5.2 下部结构方案
• 2.6 钢桁梁方案
• 2.6.1 变高度连续钢桁梁方案
• 2.6.2 等高度刚性梁柔性拱方案
• 2.6.3 钢桁梁桥面系方案
• 2.7 各桥式方案评价
• 2.8 本章小结
• 第三章 济南黄河桥主桥的空间静力分析
• 3.1 桥梁空间分析的必要性
• 3.2 桥梁空间分析的现状
• 3.3 空间有限元计算理论简介
• 3.3.1 空间单元刚度矩阵的形成
• 3.3.2 整体刚度矩阵的形成
• 3.4 济南黄河桥主桥的空间有限元分析
• 3.4.1 有限元计算模型简介
• 3.4.2 结构整体内力计算与对比分析
• 3.4.3 整体桥面板体系中混凝土道碴槽开缝方式的对比研究
• 3.4.4 整体正交异性板结构局部分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 济南黄河桥主桥的动力特性及列车走行性分析
• 4.1 引言
• 4.2 列车—桥梁系统空间振动分析模型
• 4.2.1 车辆空间振动分析模型
• 4.2.2 桥梁空间振动分析模型
• 4.3 列车安全、舒适和平稳运行的评估标准
• 4.4 济南黄河桥主桥动力特性计算与分析
• 4.5 济南黄河桥主桥列车走行性计算与分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 对今后研究的展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录