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  1. 渝黔铁路白沙沱长江大桥属于铁路双层桥面钢桁斜拉桥,结构复杂、荷载重、拉索受力大、受力分配复杂,施工要求高,技术难度大。本文介绍了该桥建造关键技术,主要包括(1)大桥主桥合理结构形式;(2)大桥活载加载标准、疲劳加载标;(3)大桥桥面系合理结构形式及轨道结构;(4)大桥多线共振以及风车桥耦合动力分析;(5)大桥抗风性能;(6)大桥钢桁梁架设施工技术;(7)大桥合龙关键技术。
  2. ◎前  言◎
    渝黔铁路白沙沱长江大桥为(81+162+432+162+81)m双层六线钢桁梁斜拉桥。大桥采用双层桥面布置形式,其上层布置4条客运专线铁路(分别为渝黔客线双线及预留双线),下层布置渝黔货车双线铁路;其设计荷载为双线中—活载+4线ZK活载。本桥建成后将是世界上跨度最大、荷载最重的六线铁路斜拉桥,也是第一座双层布置形式的铁路斜拉桥。大桥建造需重点解决以下关键问题:
    (1)结合铁路轨道形式,确定桥梁横断面布置形式、桥梁轨道连接形式、索梁锚固形式、桥塔结构形式。
    (2)六线铁路桥梁强度、疲劳计算活载加载方式和加载标准,规范无具体规定,也没有应用的实例可供借鉴。
    (3)渝黔铁路白沙沱长江大桥为六线铁路桥,采用合理的轨道形式,便于减轻二期恒载,减少桥梁用钢量,降低工程投资。
    (4)该桥跨度大、荷载大、列车速度目标值高。该桥的动力性能直接关系到桥上列车运行的安全性和平稳性(舒适性),但六线桥梁刚度控制标准无现成的规范可供借鉴。因此,需对列车荷载作用下桥梁结构的性能进行具体分析,以保证列车在桥梁上运行平稳、安全舒适。
    (5)桥梁为大跨柔性结构,结构的风致响应及抗风稳定性,是关系到施工安全和运营安全的重要问题。由于风对桥梁作用的复杂性,仅依靠理论计算无法得到可靠的结论,所以,日本、美国、英国等国的桥梁抗风规范及我国公路桥梁抗风规范(我国还没有大跨度铁路桥梁的相关规范)对跨度超过200m的大跨度桥梁均规定有必要通过风洞试验进行专门的抗风研究。因此,对六线铁路双层大跨斜拉桥抗风性能研究很有必要。
    (6)鉴于双层六线大跨铁路斜拉桥的建设经验不足,需要对索塔施工、钢桁梁架设、线性控制、索力监控等方面进行相关研究,尤其对双层大跨钢桁梁架设施工技术需要进行认真研究,确保钢桁梁架设的顺利实施。
    (7)鉴于双层六线大跨铁路斜拉桥钢桁梁刚度大、调节能力差,需要重点对六线双层大跨钢桁梁合龙技术进行研究,确保钢桁梁的顺利合龙。
    综上所述,渝黔铁路有限责任公司渝黔铁路白沙沱长江大桥建造关键技术研究课题组主持完成了有关课题,与中铁二院工程集团有限责任公司、中国铁道科学研究院、西南交通大学、中铁大桥勘察设计院集团有限责任公司、中铁大桥局集团有限公司合作,开展了以下7个方面的研究:
    (1)渝黔铁路白沙沱长江大桥主桥合理结构形式;
    (2)渝黔铁路白沙沱长江大桥活载加载标准、疲劳加载标准;
    (3)渝黔铁路白沙沱长江大桥桥面系合理结构形式及轨道结构;
    (4)渝黔铁路白沙沱长江大桥多线共振以及风车桥耦合动力分析;
    (5)渝黔铁路白沙沱长江大桥抗风性能;
    (6)渝黔铁路白沙沱长江大桥钢桁梁架设施工技术;
    (7)渝黔铁路白沙沱长江大桥合龙关键技术。
    渝黔铁路白沙沱长江大桥属于铁路双层桥面钢桁斜拉桥,结构复杂、荷载重、拉索受力大、受力分配复杂、施工难度大、技术要求高,通过研究,取得了许多重要的成果,并在渝黔铁路白沙沱长江大桥的建设中得到运用。本书是在总结这些成果的基础上,经过修改和整理而成的。书中既有丰富的理论基础,也有大量的试验、计算与实证分析,可以作为桥梁建设技术人员和高等院校桥梁专业本科生、研究生的参考用书。同时,作为目前第一部系统研究和探讨世界上荷载最重的六线铁路、第一座双层布置形式的铁路斜拉桥的专门书籍,可能有些问题和观点还需要进一步完善,还需要做更深入的工作。
    参加课题研究的人员有:
    渝黔铁路有限责任公司:王明慧、孙根柱、王达、肖家强、张顺熙、黄旭
    中铁二院工程集团有限责任公司:陈克坚、朱颖、许佑顶、鄢勇、颜华、潘自立、艾宗良、袁明、田春香、汪盈盈、戴胜勇、杨吉忠、童登国、林红松、李锐、袁蔚
    中铁大桥勘测设计院有限公司:徐伟、刘汉顺、杜萍、张强、刘岩
    中铁大桥局集团有限公司:姚发海、李德坤、周功建、宋小三、代皓
    中国铁道科学研究院:张玉玲、崔鑫、田越、陶晓燕
    西南交通大学:王平、杨荣山、肖杰灵、陈嵘、赵坪锐、郭利康、魏贤奎、谢铠泽、吴仁义、刘浩、李永乐、李小珍、祝兵、崔圣爱、刘德军、向活跃、朱艳、徐昕宇、郭建明、马存明、廖海黎、李明水、郑史雄、徐义国
    本书共10章,由王明慧、陈克坚、徐伟、姚发海、张玉玲、王平、祝兵共同组织完成。本书统稿由王明慧负责。书中参阅了大量的国内外著作、学术论文等文献资料,在此谨向作者们表示深深的谢意!
    本书是渝黔铁路白沙沱长江大桥建造关键技术研究的科研成果结晶,是众多科技工作者辛勤劳动、努力攻关的结果,在此特向参加科研课题的单位及同志们表示衷心的感谢!渝黔铁路白沙沱长江大桥在建设过程中,得到了中国铁路总公司、重庆市人民政府、贵州省人民政府等单位和有关部门的关心和大力支持,也得到了许多桥梁前辈与同人的指导和帮助,在此向他们表示诚挚的谢意!
    在本书的编写过程中,渝黔铁路有限责任公司、中铁二院工程集团有限责任公司、中铁大桥勘察设计院有限公司、中铁大桥局集团有限公司、中国铁道科学研究院、西南交通大学组织了精兵强将,竭尽全力,为本书的出版奠定了坚实的基础。
    由于作者水平有限,不妥之处敬请批评指正。

    编著者  
    2015年5月
     
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  1. ◎目  录◎
    1  桥址自然概况 1
    1.1  地形地貌 1
    1.2  水  文 1
    1.3  气  象 1
    1.4  地  质 2
    1.5  ;通航论证 7
    1.6  行洪论证 7
    1.7  地震危险性评价 7
    1.8  施工水位 10
    2  总体方案 11
    2.1  概  述 11
    2.2  线路方案以及孔跨布置 30
    2.3  主  桥 31
    2.4  引  桥 35
    3  主桥合理结构 36
    3.1  概  述 36
    3.2  桥位方案 36
    3.3  桥式方案 38
    3.4  线路规模的确定 39
    3.5  六线平层方案和六线分层方案对比分析 40
    3.6  三片主桁与两片主桁斜拉桥对比分析 42
    3.7  矩形正桁断面与倒梯形断面的对比分析 45
    3.8  矩形正桁断面与两片主桁外设托架断面的对比分析 47
    3.9  主桁合理结构形式 49
    3.10  桥塔合理结构形式 51
    3.11  斜拉索方案 52
    3.12  大体积承台受力分析 52
    3.13  大桥阻尼器的设置 53
    3.14  大桥引桥方案 56
    3.15  大桥结构计算 57
    3.16  小  结 62
    3.17  创新点 66
    4  活载加载标准与疲劳加载标准 67
    4.1  概  述 67
    4.2  理论基础 68
    4.3  主桁结构受力特点分析 70
    4.4  计算参数 75
    4.5  加载标准 76
    4.6  损伤修正系数 80
    4.7  疲劳设计方法 88
    4.8  小  结 90
    4.9  创新点 91
    5  桥面系合理结构及轨道结构 92
    5.1  概  述 92
    5.2  桥面系方案 93
    5.3  桥面系方案比选 94
    5.4  钢结构桥梁上轨道结构主要特征 95
    5.5  钢结构桥梁上轨道结构选型 96
    5.6  有砟轨道减重措施 101
    5.7  树脂合成轨枕轨道 101
    5.8  CRTS Ⅲ型板式无砟轨道 103
    5.9  CRTSⅠ型双块式无砟轨道 104
    5.10  无砟轨道与钢梁面连接方案 105
    5.11  轨道-桥梁纵向相互作用 105
    5.12  梁端位移对轨道结构设计影响分析 106
    5.13  不同轨道结构过渡段 106
    5.14  树脂合成轨枕力学性能试验 107
    5.15  小  结 108
    5.16  创新点 110
    6  多线共振以及风车桥耦合动力分析 111
    6.1  概  述 111
    6.2  车辆和桥梁评判标准 120
    6.3  车-线-桥耦合振动仿真分析 122
    6.4  多线共振分析 133
    6.5  桥址区风场特性研究及随机脉动风场模拟 136
    6.6  静力气动参数CFD分析 156
    6.7  风-车-桥耦合振动仿真分析 160
    6.8  列车安全行车的封闭风速与限制速度 183
    6.9  结构刚度评价 189
    6.10  小  结 190
    6.11  创新点 191
    7  抗风性能 192
    7.1  概  述 192
    7.2  基本风参数 205
    7.3  结构动力特性计算分析 206
    7.4  主梁静力节段模型风洞试验 211
    7.5  主梁节段模型颤振稳定性试验 217
    7.6  主梁节段模型涡激共振试验 221
    7.7  静风稳定性验算 224
    7.8  斜拉索参数共振分析 224
    7.9  主梁断面气动导纳风洞试验 234
    7.10  风致内力计算分析 254
    7.11  小  结 264
    7.12  创新点 264
    8  钢桁梁架设施工技术 265
    8.1  概  述 265
    8.2  主要内容及方法 265
    8.3  2#墩钢梁架设方案 266
    8.4  3#墩钢梁架设方案 276
    8.5  钢梁拼装及线形控制 286
    8.6  小  结 288
    8.7  创新点 288
    9  钢桁梁斜拉桥合龙关键技术 289
    9.1  概  述 289
    9.2  主要内容及方法 289
    9.3  钢梁安装过程模型 289
    9.4  合龙口敏感性分析 291
    9.5  钢梁合龙施工方案 296
    9.6  小  结 301
    9.7  创新点 301
    10  主要经济、社会效益分析及推广应用前景 302
    参考文献 303
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  2. 王明慧,研究生学历,工学博士,教授级高级工程师,现任渝黔、渝万铁路有限责任公司董事长、总经理,长期从事铁路运输管理和高速铁路建设管理工作。主要著作有《基于ITS-R的枢纽车流组织优化》,《铁路运输管理论集》,《渝黔、渝万铁路运输组织优化研究》,《高速铁路质量安全事故案例》。

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