[发明专利]高墩大跨混凝土连续刚构桥的纵向刚度控制方法及桥梁

说明书

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纵向刚度控制方法及桥梁，该纵向刚度控制方法包括：a)建立线桥墩一体化计算模型；b)检算在不同工况条件下轨道的强度和稳定性；c)对连续刚构桥施加不同荷载，并检算载荷对无缝线路受力变形的影响情况；d)对梁轨作用力及相互位移进行分析；e)确定桥梁固定墩的纵向刚度限值及轨道处理措施，从而确定了梁形布置及固定墩的刚度。解决了现有技术中难以控制高墩大跨连续刚构桥纵向刚度的问题，填补了高墩大跨混凝土连续刚构桥在纵向刚度控制领域的空白，为桥梁设计和建造提供了参考和依据，从而降低了设计周期和成本。

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纵向刚度控制方法及桥梁。

背景技术

《高速铁路设计规范》(TB10621-2014)规定了位于有砟轨道无缝线路固定区的混凝土简支梁的墩台顶部纵向水平线刚度限值，该规范针仅仅对常用跨度简支梁进行了规定。桥墩纵向线刚度主要需要考虑无缝线路轨道稳定及强度的要求，不采取特殊措施的条件下，无缝线路轨道稳定和强度等指标是控制桥墩纵向线刚度的主要因素。

对于桥墩墩台，铁路桥涵基本规范只规定了墩台顺桥方向的弹性水平位移应满足桥梁跨度平方根的5倍的限值要求，并未做其他特殊规定。而高墩大跨桥梁的桥墩刚度、结构形式与基本规范的规定有显著不同，所以，该规定并不适应高墩大跨桥梁。而且，在桥梁实际建造过程中，桥墩线刚度的要求比墩台顺桥方向的弹性水平位移更严格，因此，如何控制桥墩线刚度成为建造桥梁过程中的关键因素。

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50m以上，跨度100m以上的混凝土连续刚构桥。由于高墩大跨桥梁具有墩高较高、跨度(温度跨度)较大的特点，并且，高墩大跨桥梁结构间构造差异存在较大的悬殊性，桥址地段的自然环境条件也存在复杂、多变的特性，在高墩大跨刚构梁上铺设无缝线路后，桥上无缝线路的受力变形、桥梁结构的受力变形及线桥之间的相互影响也比较复杂，因此，必须对桥梁桥墩的纵向刚度进行控制，使其满足使用要求。

在计算刚构桥上无缝线路相关内容时需要用到刚构墩的纵向水平刚度值，现有技术中，并没有相关方法及规范要求对高墩大跨混凝土桥梁的刚构墩纵向刚度限值进行规定，桥梁结构在自然风场、温度场等多场影响下，桥梁结构及无缝线路受力变形规律不为所知，高墩大跨桥桥上无缝线路的设计存在较大难度，而且，连续刚构桥梁与连续梁体系不同，两个桥墩与梁体固结，形成框架体系，与连续梁墩梁分离的体系显著不同，因此，如何控制纵向刚度成为高墩大跨混凝土连续刚构桥建设过程中的重要因素。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术中难以对高墩大跨混凝土连续刚构桥的纵向刚度进行有效控制及确定限值范围，导致在建造高墩大跨混凝土连续刚构桥时，存在桥梁纵向刚度难以满足车桥耦合动力特性的要求，以及桥上无缝线路轨道稳定及强度要求的问题，提供一种高墩大跨混凝土连续刚构桥的纵向刚度控制方法及桥梁，该纵向刚度控制方法通过建立模型，并对桥梁施加模拟载荷，通过对梁轨作用力及无缝线路受力变形规律的分析，得到桥梁固定墩的纵向刚度限值，从而进一步确定梁形布置及固定墩的刚度，解决了现有技术中难以控制高墩大跨连续刚构桥纵向刚度的问题，填补了高墩大跨混凝土连续刚构桥在纵向刚度控制领域的空白。同时，该高墩大跨混凝土连续刚构桥提供了不同跨度下的梁形布置形式、最小线刚度和轨道处理措施，建立了高墩大跨混凝土连续刚构桥纵向线刚度限值的规范标准，为桥梁设计和建造提供了参考和依据，从而降低了设计成本，并使实际建造的桥梁满足其特定的使用环境。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种高墩大跨混凝土连续刚构桥的纵向刚度控制方法，包括以下步骤：

a、建立线桥墩一体化计算模型，并将刚构墩简化为固定支座对应独立桥墩的方式；

b、检算在不同工况条件下轨道的强度和稳定性；