《交通运输科学技术新成果推广目录》(2021)—第一部分桥梁工程篇《采用新型纵向约束体系的高速铁路曲弦钢桁加劲连续梁关键技术》

发布时间:2022-12-20 来源: 浏览量:8206 发布者:

本期项目简介

 

获奖项目名称

 

采用新型纵向约束体系的高速铁路曲弦钢桁加劲连续梁关键技术

完成单位:中国铁路设计集团有限公司

 

主要完成人:张雷、张上、季伟强、刘祥君、浑铁链、周岳武、谢远超、宋威、张志国、李恩良、温旭明、邢继胜、张帅、杨斌、邓江涛。

项目简介

 

 

(一)项目背景

  郑阜客运专线铁路是国家高速铁路网的重要组成部分,地处中原地区,设计时速350km/h,双线无砟轨道。为尽量降低工程投资,线路整体纵断面较低,桥低、墩矮成为本线大跨度桥梁的特点。郑阜客专在DK193+599.50处跨越宁洛高速公路,在DK233+000跨越泉河,两处工点均需要主跨172m的桥梁结构,墩高仅有5~6m,无法采用连续刚构,因此,拟研究一种适用于高速铁路的大跨度连续梁桥型,使得桥梁布置不受墩高限制。

 

(二)技术概况

  本项目以新型桥梁纵向约束体系及郑阜铁路(86+172+86)m及(45+75+172+75+45)m曲弦钢桁加劲连续梁为主要对象开展研究,发明了新型纵向有限自由约束体系及双向可调节间隙的温度限位装置,将桥梁温度变形零点控制在中跨跨中附近,减小了桥梁的温度跨度,避免了设置轨道伸缩调节器,解决了当铁路大跨连续梁位于曲线上时难以设置轨道伸缩调节器的难题。应用了曲弦钢桁加劲预应力混凝土连续梁这一组合桥梁结构,提升了铁路连续梁的适用跨度,钢桁曲弦构造避免设置大尺寸端斜杆,传力匀顺且提升景观效果。首次提出并应用了无横杆的倒置再分式桁架,并应用了新型钢桁节点及横联构造,节点面积最大减小50%,节省投资的同时提高了结构的通透性。

 

(三)适用范围

  本项目属于土木工程领域,具体属于铁路桥梁领域。研究成果适用于大跨连续桥梁工程结构,以下情况具有较明显优势:

  1.该项目发明了曲弦钢桁加劲连续梁新桥型,适应为降低线路纵断面而桥低、墩矮的大跨连续桥梁结构。

  2.该项目发明了新型约束体系,减小了结构温度跨度,实现了在大跨度连续结构不设置轨道伸缩调节器,适用于为减少了后期维护工作,或曲线段落无法设置轨道伸缩调节器的大跨连续桥梁结构。

 

(四)获奖情况

  1.2021年度中国交通运输协会科技进步一等奖

  2.2021年度中国铁路设计集团有限公司科技进步特等奖

项目创新点

 

  以郑阜铁路跨越泉河和宁洛高速工程建设为依托,经过系统研究与工程实践,发明了新桥型曲弦钢桁加劲连续梁、新型桥梁约束体系、可调节间隙的温度限位装置,实现了大跨度桥梁不必设置轨道伸缩调节器,解决了线路平曲线上难以设置轨道伸缩调节器的重大技术难题,极大提高了高速铁路桥梁跨越障碍的适用性。

 

  创新点一:发明了新型纵向有限自由约束体系。解决大跨连续梁温度跨度超限问题,避免了设置轨道伸缩调节器及其后期的大量养护维修。同时还实现了大跨桥梁可布置在铁路曲线地段,提升了铁路选线的适应性和灵活性。

 

  创新点二:发明了可双向调节间隙的温度限位装置。将桥梁温度变形零点控制在中跨跨中附近,同时可适应混凝土收缩徐变的特点,在全生命周期内均可发挥作用,实现了新型纵向有限自由约束体系。

 

  创新点三:首次提出并应用了曲弦钢桁加劲预应力混凝土连续梁这一组合桥梁结构。钢桁端部借鉴拱的受力特点采用曲弦构造,传力匀顺且提升景观效果,避免设置大尺寸端斜杆。采用钢桁加劲连续梁,扩大了铁路连续梁的适用跨度,具有刚度大、上建高度和残余徐变变形小的优点,提升了高速行车时的平稳性和舒适性。

 

  创新点四:首次提出并应用了无横杆的倒置再分式桁架;应用了新型钢桁节点板及横联,其节点面积最大减少50%,节省投资的同时提高了结构的通透性。

 

应用案例

 

  本项目已在郑阜铁路、杭绍台铁路得到应用,具体如下:

 

  1.郑阜铁路界临特大桥采用(45+75+172+75+45)m曲弦钢桁加劲预应力混凝土连续梁,2019年12月通车。

 

  2.郑阜铁路沈界1号特大桥采用(86+172+86)m曲弦钢桁加劲预应力混凝土连续梁,2019年12月通车。

 

  3.杭绍台铁路小舜江特大桥采用(86+164+86)m曲弦钢桁加劲预应力混凝土连续梁,2022年1月通车。

 

  本项目研究成果解决了铁路大跨度连续梁避免设置轨道伸缩调节器的技术难题,避免了采用刚构桥而抬高线路纵断面,经济效益巨大;同时实现了大跨连续梁桥可布置在铁路曲线地段,极大提升了铁路选线的适应性和灵活性。上述技术是在世界铁路桥梁领域中,由我国提出的重大原始创新。随着我国铁路建设的不断发展,本课题研究成果将有更加广阔的应用空间。

 

社会效益与经济效益

 

(一)社会效益

 

  本项目发明了曲弦钢桁加劲连续梁新桥型。适应工点桥低、墩矮的特点,结构新颖,造型优美,有效降低了线路纵断面,节省了投资。钢桁加劲增大了铁路连续梁的适用跨度,降低了建筑高度,桁端曲弦构造使得钢桁与混凝土梁之间传力顺畅。开创性研发了新型约束体系,减小了结构温度跨度,实现了大跨度连续结构不设置轨道伸缩调节器,节省了工程投资,减少了后期维护工作,并解决了曲线段落无法设置轨道伸缩调节器的技术难题。

 

(二)经济效益

 

  本项目研究成果在郑阜铁路2处工点得到应用,有效降低了线路纵断面、避免了设置昂贵的轨道伸缩调节器,共节省工程投资约4000万元。若考虑轨道伸缩调节器后期大量的养护维修工作,将有更大的经济效益。

注:相关内容摘录自中国交通运输协会编写、中国市场出版社出版的《交通运输科学技术新成果推广目录(2021)》,图片由项目完成单位提供,版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。