[发明专利]高墩大跨混凝土连续刚构桥的横向刚度控制方法及桥梁

说明书

技术领域

本发明涉及高墩大跨混凝土桥梁技术领域，特别涉及一种高墩大跨混凝土连续刚构桥的横向刚度控制方法及桥梁。

背景技术

现国是一个多山区的国家，山区面积约占国土面积的2/3，山区高速铁路桥梁所处环境地质复杂，地形变化多端，其地面高差大，变化频繁，横坡较陡。在该区域修建铁路时，线路将不可避免地跨越深沟深谷，需要修建大量的高墩大跨桥梁，桥墩作为桥梁结构的重要组成部分，必须保证桥梁整体结构的安全、舒适、耐久和良好的动力性能。

铁路高墩大跨桥梁的刚度控制是一个复杂的问题，铁路桥梁特别是高墩大跨桥的刚度较弱，其刚度控制与桥梁结构的安全性、无缝线路的稳定性、行车的安全性、平稳性和舒适性均有较大关系。因此，必须要求桥梁具有一定的刚度，才能保证列车行车安全性与旅客乘车舒适性的要求，同时保证桥梁结构的安全性和铁道线路的稳定。刚度控制包括横向刚度控制和纵向刚度控制，当列车运行速度较小时，桥梁的横向振幅不大，但随着列车速度的提高和修建高速铁路，列车引起的桥梁横向振动问题也越来越引起重视。保证桥墩横向刚度大于其刚度限值，一方面要限制列车横向振动幅度(保证列车不会发生倾覆、旅客乘车不会产生不适)；另一方面要限制桥梁横向振动(保证桥梁不会因振动产生疲劳而减少使用寿命)，所以，如何有效地控制桥梁横向振动和横向刚度成为了保证桥梁安全及列车行驶平稳、舒适的关键。

本发明中所指的高墩大跨混凝土连续刚构桥是指桥墩高度100m以上，主跨跨度100m以上的混凝土连续刚构桥。现有技术中，桥梁的横向刚度通常采用梁体的横向自振频率和梁体的水平挠度进行控制，《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)5.1.3条规定了不同结构类型桥梁的横向自振频率f应满足的容许值的要求，见表一所示。在列车摇摆力、离心力和风力的作用下，梁体的水平挠度应小于或等于计算跨度1/4000，对温度变形的敏感结构，尚应根据实际情况考虑温度作用的影响。

表一 不同结构类型桥梁的横向自振频率f容许值

结构类型适用跨度L(m)横向自振频率f容许值(Hz)上承式钢板梁24～40＞60/L0.8下承式钢板梁24～32＞55/L0.8半穿式钢桁梁40～48＞60/L0.8下穿式钢桁梁48～80＞65/L0.8预应力混凝土梁24～40＞55/L0.8

同时，该规范5.1.4条还规定，钢梁的横向刚度除满足第5.1.3条外，梁的宽跨比(宽度为主桁或主梁的中心距)：

下承式简支和连续桁梁边跨不应小于1/20；

连续桁梁除边跨外其余各跨不应小于1/25；

简支板梁其宽跨比不应小于1/15，横向宽度不应小于2.2m。