本發(fā)明涉及高墩大跨混凝土橋梁技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的縱向剛度控制方法及橋梁。

背景技術(shù)：

《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》(tb10621-2014)規(guī)定了位于有砟軌道無縫線路固定區(qū)的混凝土簡支梁的墩臺頂部縱向水平線剛度限值，該規(guī)范針僅僅對常用跨度簡支梁進(jìn)行了規(guī)定。橋墩縱向線剛度主要需要考慮無縫線路軌道穩(wěn)定及強(qiáng)度的要求，不采取特殊措施的條件下，無縫線路軌道穩(wěn)定和強(qiáng)度等指標(biāo)是控制橋墩縱向線剛度的主要因素。

對于橋墩墩臺，鐵路橋涵基本規(guī)范只規(guī)定了墩臺順橋方向的彈性水平位移應(yīng)滿足橋梁跨度平方根的5倍的限值要求，并未做其他特殊規(guī)定。而高墩大跨橋梁的橋墩剛度、結(jié)構(gòu)形式與基本規(guī)范的規(guī)定有顯著不同，所以，該規(guī)定并不適應(yīng)高墩大跨橋梁。而且，在橋梁實(shí)際建造過程中，橋墩線剛度的要求比墩臺順橋方向的彈性水平位移更嚴(yán)格，因此，如何控制橋墩線剛度成為建造橋梁過程中的關(guān)鍵因素。

本發(fā)明中所指的高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋是指橋墩高度50m以上，跨度100m以上的混凝土連續(xù)梁橋。由于高墩大跨橋梁具有墩高較高、跨度(溫度跨度)較大的特點(diǎn)，并且，高墩大跨橋梁結(jié)構(gòu)間構(gòu)造差異存在較大的懸殊性，橋址地段的自然環(huán)境條件也存在復(fù)雜、多變的特性，在高墩大跨橋梁上鋪設(shè)無縫線路后，橋上無縫線路的受力變形、橋梁結(jié)構(gòu)的受力變形及線橋之間的相互影響也比較復(fù)雜，因此，必須對橋梁橋墩的縱向剛度進(jìn)行控制，使其滿足使用要求。

現(xiàn)有技術(shù)中，并沒有相關(guān)方法及規(guī)范要求對高墩大跨混凝土橋梁的橋墩縱向剛度限值進(jìn)行規(guī)定，橋梁結(jié)構(gòu)在自然風(fēng)場、溫度場等多場影響下，橋梁結(jié)構(gòu)及無縫線路受力變形規(guī)律不為所知，高墩大跨橋橋上無縫線路的設(shè)計(jì)存在較大難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)中難以對高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的縱向剛度進(jìn)行有效控制及范圍限值，導(dǎo)致在建造高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋時，存在橋梁縱向剛度難以滿足車橋耦合動力特性的要求，以及橋上無縫線路軌道穩(wěn)定及強(qiáng)度要求的問題，提供一種高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的縱向剛度控制方法及橋梁，該縱向剛度控制方法通過建立模型，并對橋梁施加模擬載荷，通過對梁軌作用力及無縫線路受力變形規(guī)律的分析，得到橋梁固定墩的縱向剛度限值，從而進(jìn)一步確定梁形布置及固定墩的剛度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中難以控制高墩大跨連續(xù)梁橋縱向剛度的問題，填補(bǔ)了高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋在縱向剛度控制領(lǐng)域的空白。同時，該高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋提供了不同跨度下的梁形布置形式、最小線剛度和軌道處理措施，建立了高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋縱向線剛度限值的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，為橋梁設(shè)計(jì)和建造提供了參考和依據(jù)，從而降低了設(shè)計(jì)成本，并使實(shí)際建造的橋梁滿足其特定的使用環(huán)境。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的縱向剛度控制方法，包括以下步驟：

a、選擇連續(xù)梁橋，比較連續(xù)梁與簡支梁兩種橋梁結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)，滿足對應(yīng)條件時，確定使用連續(xù)梁橋；

b、建立線橋墩一體化計(jì)算模型；

c、施加載荷，對連續(xù)梁橋的高墩墩身施加荷載，包括縱橫向溫度梯度、縱橫向風(fēng)荷載及墩身均勻溫度場方面的載荷；

d、無縫線路受力分析，根據(jù)高墩在載荷下的變形情況，得到高墩對橋上無縫線路受力變形的影響規(guī)律；

e、確定剛度限值，進(jìn)一步采用有限單元法分析梁軌相互作用力，進(jìn)行數(shù)值求解，并結(jié)合步驟d得到固定墩縱向剛度限值；

f、確定梁形布置類型及軌道處理措施，在連續(xù)梁橋溫度跨度、聯(lián)長一定的條件下，得到梁形的布置類型，并確定固定墩剛度限值及軌道處理措施。

山區(qū)鐵路，當(dāng)線路跨越長段溝谷地段時，采用多個高墩跨越溝谷，采用多跨簡支橋或采用長聯(lián)連續(xù)梁橋是可供選擇的結(jié)構(gòu)型式之一，長聯(lián)連續(xù)梁與簡支梁相比存在不同的特點(diǎn)，需對比分析長聯(lián)連續(xù)梁與簡支結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，以確定經(jīng)濟(jì)合理的橋梁結(jié)構(gòu)形式。長聯(lián)連續(xù)梁與簡支梁相比，由于只存在一個縱向固定支座(固定墩)，橋梁結(jié)構(gòu)的溫度跨度較長，對無縫線路的影響較大，對固定墩的要求更高。

目前，由于有限元方法的大力發(fā)展和成熟應(yīng)用，在高墩大跨橋計(jì)算模型中根據(jù)墩身結(jié)構(gòu)和梁體形式，建立精確的橋梁有限元模型，應(yīng)用有限元模型進(jìn)行模擬分析、測試，得到相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)及影響規(guī)律，從而為橋梁的縱向剛度控制提供可靠的分析、計(jì)算基礎(chǔ)。

通過建立線橋墩一體化計(jì)算模型，并對橋梁施加模擬載荷，通過對梁軌作用力及無縫線路受力變形規(guī)律的分析，得到橋梁固定墩的縱向剛度限值，從而進(jìn)一步確定梁形布置方式及固定墩的剛度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中難以控制高墩大跨連續(xù)梁橋縱向剛度的問題，填補(bǔ)了高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋在縱向剛度控制領(lǐng)域的空白。該方法使高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的縱向剛度得到有效控制，使修建的橋梁在實(shí)際運(yùn)用時，不僅滿足高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范對橋梁結(jié)構(gòu)的縱橫向控制標(biāo)準(zhǔn)，而且還保證橋梁滿足車橋耦合動力特性的要求，以及橋上無縫線路軌道穩(wěn)定及強(qiáng)度的要求，為橋梁的設(shè)計(jì)及建造提供依據(jù)和參考。

優(yōu)選的，所述步驟a包括以下步驟：

a1、比較連續(xù)梁與簡支梁在列車荷載作用下的變形及受力；

a2、對比分析長聯(lián)連續(xù)梁以及相應(yīng)跨度的簡支梁的梁體構(gòu)造以及剛度指標(biāo)；

a3、比較多個規(guī)格的連續(xù)梁與簡支梁的墩頂縱向尺寸和混凝土數(shù)量，包括n×32m、n×40m和n×48m。

采取上述方式，從艱險(xiǎn)山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)主要的控制因素出發(fā)，對長聯(lián)連續(xù)梁與簡支結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)進(jìn)行了對比分析，從而為選用連續(xù)梁橋提供依據(jù)，保證橋梁建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性、合理性和科學(xué)性。

優(yōu)選的，在步驟a中，所述對應(yīng)條件包括當(dāng)中小跨度連續(xù)梁聯(lián)長的溫度跨度在160m以下時，采取多跨連續(xù)梁方案。

優(yōu)選的，連續(xù)梁橋的聯(lián)長大于10×32m、8×40m、6×48m時，在連續(xù)梁梁端設(shè)置軌道溫度調(diào)節(jié)器。采取這種方式，減小固定墩縱向尺寸，以減小固定墩所需縱向剛度，使縱向剛度滿足使用要求。

優(yōu)選的，固定墩為多跨連續(xù)梁固定墩，且所有該固定墩均設(shè)置在連續(xù)梁中部位置。

優(yōu)選的，所述步驟b后還增加步驟b′:建立承臺結(jié)構(gòu)和群樁基礎(chǔ)有限元模型，并分析墩臺基礎(chǔ)變形的影響。

采取上述方式，對墩臺基礎(chǔ)變形進(jìn)行充分論證和分析，使橋墩在控制剛度時，更加準(zhǔn)確、合理。

優(yōu)選的，所述步驟d中，在分析梁軌相互作用力時，考慮梁和鋼軌的溫度，所述梁和鋼軌的溫度為單一的升溫或降溫，梁采用日溫差。同時考慮梁和鋼軌的溫度，使梁軌相互作用力更貼近實(shí)際使用情況，使分析更加合理化、準(zhǔn)確化。并且，實(shí)際使用時，梁和軌道的溫度在一天的時間范圍內(nèi)，由若干個升溫和降溫的過程組成，采取單一的升溫或降溫過程，既能模擬實(shí)際情況，也能簡化分析過程。

優(yōu)選的，所述步驟e中，梁軌相互作用力包括伸縮力、撓曲力、斷軌力和制動力。

所述伸縮力為：由于梁體溫差影響伸縮而產(chǎn)生的梁軌間縱向力，一股鋼軌的伸縮力用t1表示，并按主力檢算；所述撓曲力為：由于列車垂直荷載作用使梁體撓曲而產(chǎn)生的梁軌間縱向力，一股鋼軌撓曲力以t2表示，并按主力檢算；所述斷軌力為：由于鋼軌折斷產(chǎn)生的梁軌間縱向力，一股鋼軌的斷軌力用t3表示，并按特殊荷載檢算。在無縫線路伸縮區(qū)不考慮斷軌力；所述制動力為：由于列車制動而產(chǎn)生的梁軌縱向力，一股鋼軌的制動力以t4，由于目前缺少列車制動過程中的實(shí)測資料，t4可按現(xiàn)行橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范辦計(jì)算。

假定橋無縫線路的各項(xiàng)縱向力t1～t4相互不影響，分別單獨(dú)計(jì)算，當(dāng)橋上無縫線路坡度較大，需按常規(guī)進(jìn)行制動時，可將撓曲力與常規(guī)制動力疊加計(jì)算，常規(guī)制動力集度可按《牽規(guī)》計(jì)算而得。

通過分析梁軌相互作用力，從而對各個作用力進(jìn)行相應(yīng)處理，進(jìn)而得到在求解時的計(jì)算方法，使計(jì)算過程更加合理化，保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和便捷性。

對應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋，該連續(xù)梁橋?yàn)橛许能壍?，根?jù)上述所述的縱向剛度控制方法得到的高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋，該連續(xù)梁橋的固定墩縱向剛度限值與不同的溫度跨度、軌溫變化幅度和適應(yīng)梁型布置對應(yīng)，并采取相應(yīng)的軌道處理措施，具體對應(yīng)關(guān)系滿足下表：

表中所列均為單線所需線剛度，雙線橋?yàn)楸碇兴兄档?倍。

采取上述方式，橋梁溫度跨度在不大時(≤96m)，橋上鋪設(shè)常阻力扣件，固定墩線剛度達(dá)到表中所列數(shù)值時，橋上無縫線路計(jì)算可滿足要求；

橋梁溫度跨度在96m<l≤208m時，橋上鋪設(shè)常阻力扣件，固定墩線剛度達(dá)到表中所列數(shù)值時，橋上無縫線路計(jì)算可滿足要求；也可采取鋪設(shè)小阻力扣件的措施，可減小所需固定墩線剛度；橋梁溫度跨度在208m<l≤296m時，在軌溫變化幅度為30℃～40℃時，橋上鋪設(shè)常阻力扣件，固定墩線剛度達(dá)到表中所列數(shù)值時，橋上無縫線路計(jì)算可滿足要求；也可采取鋪設(shè)小阻力扣件的措施，可減小所需固定墩線剛度；在軌溫變化幅度為50℃時，需采取橋上設(shè)置溫度調(diào)節(jié)器的措施；橋梁溫度跨度在296m<l≤345m時，在軌溫變化幅度為30℃～40℃時，橋上需鋪設(shè)小常阻力扣件，固定墩線剛度達(dá)到表中所列數(shù)值時，橋上無縫線路計(jì)算可滿足要求；在軌溫變化幅度為50℃時，需采取橋上設(shè)置溫度調(diào)節(jié)器的措施。

對應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋，該連續(xù)梁橋?yàn)闊o砟軌道，根據(jù)上述所述的縱向剛度控制方法得到的高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋，該連續(xù)梁橋的固定墩縱向剛度限值與不同的溫度跨度、軌溫變化幅度和適應(yīng)梁型布置對應(yīng)，并采取相應(yīng)的軌道處理措施，具體對應(yīng)關(guān)系滿足下表：

表中所列均為單線所需線剛度，雙線橋?yàn)楸碇兴兄档?倍。

對于無砟軌道，橋梁溫度跨度在96m以下時，橋上軌道采取鋪設(shè)常阻力扣件，固定墩線剛度達(dá)到表中所列數(shù)值時，橋上無縫線路計(jì)算可滿足要求；橋上軌道也可采取鋪設(shè)小阻力扣件的措施，固定墩線剛度所需數(shù)值可減小。

橋梁溫度跨度在96m<l≤208m時，在軌溫變化幅度不大時，橋上軌道采取鋪設(shè)常阻力扣件、小阻力扣件的措施，固定墩線剛度達(dá)到表中所列數(shù)值時，橋上無縫線路計(jì)算可滿足要求，鋪設(shè)小阻力扣件時，固定墩線剛度所需數(shù)值可減小。在軌溫變化幅度較大時，需采取鋪設(shè)小阻力扣件的措施。

橋梁溫度跨度在208m<l≤345m時，在軌溫變化幅度不大時(30℃、40℃)，橋上軌道采取鋪設(shè)小阻力扣件的措施，固定墩線剛度達(dá)到表中所列數(shù)值時，橋上無縫線路計(jì)算可滿足要求。在軌溫變化幅度較大時(50℃)，需采取設(shè)置溫度調(diào)節(jié)器的措施。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

1、通過建立模型，并對橋梁施加模擬載荷，通過對梁軌作用力及無縫線路受力變形規(guī)律的分析，得到橋梁固定墩的縱向剛度限值，從而進(jìn)一步確定梁形布置方式及固定墩的剛度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中難以控制高墩大跨連續(xù)梁橋縱向剛度的問題，填補(bǔ)了高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋在縱向剛度控制領(lǐng)域的空白。該方法使高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的縱向剛度得到有效控制，使修建的橋梁在實(shí)際運(yùn)用時，不僅滿足高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范對橋梁結(jié)構(gòu)的縱橫向控制標(biāo)準(zhǔn)，而且還保證橋梁滿足車橋耦合動力特性的要求，以及橋上無縫線路軌道穩(wěn)定及強(qiáng)度的要求，為橋梁的設(shè)計(jì)及建造提供依據(jù)和參考；

2、通過限定了高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋在不同的溫度跨度情況下的固定墩縱向剛度限值和軌道處理措施，為設(shè)計(jì)和建造高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋提供設(shè)計(jì)依據(jù)和參考數(shù)據(jù)，從而節(jié)省了大量的設(shè)計(jì)工作，并且保證橋梁建成后滿足安全性、穩(wěn)定性和舒適性要求。

附圖說明：

圖1為線橋墩一體化計(jì)算模型的示意圖。

圖2為梁軌相互作用原理圖。

圖3為連續(xù)梁支座布置圖。

圖4為對稱布置時伸縮附加力曲線圖。

圖5為非對稱布置時伸縮附加力曲線圖。

圖6為鋼軌伸縮附加力變化曲線圖。

圖7為有砟軌道橋墩軌溫變化50℃時鋪設(shè)常阻力時最小剛度值的變化曲線圖。

圖8為有砟軌道橋墩軌溫變化40℃時鋪設(shè)常阻力時最小剛度值的變化曲線圖。

圖9為有砟軌道橋墩軌溫變化30℃時鋪設(shè)常阻力時最小剛度值的變化曲線圖。

圖10為有砟軌道橋墩軌溫變化50℃時主橋鋪設(shè)小阻力時最小剛度值的變化曲線圖。

圖11為有砟軌道橋墩軌溫變化40℃時主橋鋪設(shè)小阻力時最小剛度值的變化曲線圖。

圖12為有砟軌道橋墩軌溫變化30℃時主橋鋪設(shè)小阻力時最小剛度值的變化曲線圖。

圖13為無砟軌道橋墩軌溫變化50℃時鋪設(shè)常阻力時最小剛度值的變化曲線圖。

圖14為無砟軌道橋墩軌溫變化40℃時鋪設(shè)常阻力時最小剛度值的變化曲線圖。

圖15為無砟軌道橋墩軌溫變化30℃時鋪設(shè)常阻力時最小剛度值的變化曲線圖。

圖16為無砟軌道橋墩軌溫變化50℃時主橋鋪設(shè)小阻力時最小剛度值的變化曲線圖。

圖17為無砟軌道橋墩軌溫變化40℃時主橋鋪設(shè)小阻力時最小剛度值的變化曲線圖。

圖18為無砟軌道橋墩軌溫變化30℃時主橋鋪設(shè)小阻力時最小剛度值的變化曲線圖。

圖19為高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的縱向剛度控制方法的步驟流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

根據(jù)規(guī)范以及橋墩線剛度驗(yàn)算對比可知，高墩大跨橋梁的縱向剛度主要受無縫線路的控制，近年來，隨著鐵路建設(shè)的快速發(fā)展和橋上鋪設(shè)無縫線路技術(shù)的進(jìn)步，橋梁在線路中所占比例逐漸增大，線路不可避免地需要跨越交通干線、陡峭峽谷、寬廣河流等特殊地段，為了滿足線路跨越橫穿這些地段的要求，大量的高墩大跨連續(xù)梁橋出現(xiàn)，由于這些橋梁本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的特殊性(聯(lián)長長、剛度弱、溫度跨度大)，相鄰橋梁結(jié)構(gòu)間構(gòu)造差異的懸殊性(如梁體剛度差異、梁體材料差異及墩臺剛度差異等)及橋址地段自然環(huán)境條件的復(fù)雜性(如大等級自然風(fēng)、變化多端溫度場等)等因素的影響，在這些橋梁結(jié)構(gòu)上鋪設(shè)無縫線路以后，橋上無縫線路的受力變形、橋梁結(jié)構(gòu)的受力變形及線橋之間的相互影響規(guī)律都將會與普通簡支梁橋、中小跨度的連續(xù)梁橋有較大的差別。

為此，提出了高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的縱向剛度控制方法，如圖19所示，包括以下步驟：

a、選擇連續(xù)梁橋，比較連續(xù)梁與簡支梁兩種橋梁結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)，滿足對應(yīng)條件時，確定使用連續(xù)梁橋；

b、建立線橋墩一體化計(jì)算模型；

c、施加載荷，對連續(xù)梁橋的高墩墩身施加荷載，包括縱橫向溫度梯度、縱橫向風(fēng)荷載及墩身均勻溫度場方面的載荷；

d、無縫線路受力分析，根據(jù)高墩在載荷下的變形情況，得到高墩對橋上無縫線路受力變形的影響規(guī)律；

e、確定剛度限值，進(jìn)一步采用有限單元法分析梁軌相互作用力，進(jìn)行數(shù)值求解，并結(jié)合步驟d得到固定墩縱向剛度限值；

f、確定梁形布置類型及軌道處理措施，在連續(xù)梁橋溫度跨度、聯(lián)長一定的條件下，得到梁形的布置類型，并確定固定墩剛度限值及軌道處理措施。

山區(qū)鐵路，當(dāng)線路跨越長段溝谷地段時，采用多個高墩跨越溝谷，采用多跨簡支橋或采用長聯(lián)連續(xù)梁橋是可供選擇的結(jié)構(gòu)型式之一，長聯(lián)連續(xù)梁與簡支梁相比存在不同的特點(diǎn)，需對比分析長聯(lián)連續(xù)梁與簡支結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，以確定經(jīng)濟(jì)合理的橋梁結(jié)構(gòu)形式。長聯(lián)連續(xù)梁與簡支梁相比，由于只存在一個縱向固定支座(固定墩)，橋梁結(jié)構(gòu)的溫度跨度較長，對無縫線路的影響較大，對固定墩的要求更高。

本實(shí)施例中，選用了n×32m、n×40m和n×48m(n根據(jù)跨度選擇)的簡支梁和連續(xù)梁為研究對象，比較連續(xù)梁與簡支梁在列車荷載作用下的變形及受力。從艱險(xiǎn)山區(qū)橋梁設(shè)計(jì)主要的控制因素出發(fā)，對長聯(lián)連續(xù)梁與簡支結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)進(jìn)行對比分析，對長聯(lián)連續(xù)梁以及相應(yīng)跨度的簡支梁進(jìn)行了梁體構(gòu)造以及剛度等指標(biāo)的研究，多跨連續(xù)梁為滿足橋上無縫線路軌道受力的要求，固定墩需具有較大的縱向剛度，其縱向剛度隨著連續(xù)梁聯(lián)長的增加而增加。在鋪設(shè)常阻力扣件固定墩所需縱向剛度較大時，可采取鋪設(shè)小阻力扣件的措施，以減小固定墩所需縱向剛度，在所需線剛度仍較大時，可采取在梁端設(shè)置軌道溫度調(diào)節(jié)器的措施。

經(jīng)對比分析得到：

8×32m、6×40m以下有砟軌道連續(xù)梁，采用小阻力扣件時，其固定墩所需剛度為280kn/cm·雙線，與32m簡支梁所需線剛度相當(dāng)，n×32m、n×40m、n×48m無砟軌道連續(xù)梁、以及8×32m、6×40m以上的有砟軌道連續(xù)梁，固定墩所需縱向剛度均大于簡支梁橋墩；

10×32m有砟軌道連續(xù)梁墩頂縱向尺寸是簡支梁的176.2％，墩高60米時，混凝土數(shù)量是簡支梁的124.1％；

10×32m無砟軌道連續(xù)梁墩頂縱向尺寸是簡支梁的185.7％，墩高60米時，混凝土數(shù)量是簡支梁的130.1％；

8×40m、10×40m有砟軌道連續(xù)梁墩頂縱向尺寸是簡支梁的134.6％、176.9％；墩高60米時，混凝土數(shù)量是簡支梁的109％、143.4％；

8×40m、10×40m無砟軌道連續(xù)梁墩頂縱向尺寸是簡支梁的150％、215.4％；墩高60米時，混凝土數(shù)量是簡支梁的121.1％、190.9％；

6×48m、8×48m無砟軌道連續(xù)梁墩頂縱向尺寸是簡支梁的130％、186.7％，墩高60米時，混凝土數(shù)量是簡支梁的111.6％、175.8％；

為使連續(xù)梁固定墩與活動墩構(gòu)造差別不太大，對于聯(lián)長大于10×32m、8×40m、6×48m的連續(xù)梁，采取在梁端設(shè)置軌道溫度調(diào)節(jié)器的措施。

由此，可以得出：

1)適宜的地形條件下，中小跨度連續(xù)梁聯(lián)長不太長時(溫度跨度不大于160米)，可采取多跨連續(xù)梁方案，對于有砟軌道聯(lián)長不大于8×32m、6×40m的連續(xù)梁橋，其橋墩構(gòu)造與同等跨度簡支梁橋墩相當(dāng)；

2)有砟軌道聯(lián)長大于8×32m、6×40m連續(xù)梁、無砟軌道n×32m、n×40m、n×48m連續(xù)梁，為滿足橋上軌道力受力要求，固定墩均需要較大的縱向剛度，可采取鋪設(shè)小阻力扣件的措施，減小固定墩縱向尺寸，但所需縱向剛度均大于同等跨度簡支梁橋墩。

3)聯(lián)長大于10×32m、8×40m、6×48m的連續(xù)梁，采取在梁端設(shè)置軌道溫度調(diào)節(jié)器的措施，以減小固定墩縱向尺寸。

目前，由于有限元方法的大力發(fā)展和成熟應(yīng)用，在高墩大跨橋計(jì)算模型中根據(jù)墩身結(jié)構(gòu)和梁體形式，建立精確的橋梁有限元模型，應(yīng)用有限元模型進(jìn)行模擬分析、測試，得到相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)及影響規(guī)律，從而為橋梁的縱向剛度控制提供可靠的分析、計(jì)算基礎(chǔ)。在此模型中就可以對墩身施加縱橫向溫度梯度、縱橫向風(fēng)荷載及墩身均勻溫度場等荷載，研究高墩變形對橋上無縫線路受力變形的影響。同時，還建立承臺結(jié)構(gòu)和群樁基礎(chǔ)有限元模型分析墩臺基礎(chǔ)變形的影響。

線橋墩一體化計(jì)算模型如圖1所示，在該模型中，橋梁的縱向位移及制(啟)動力是主動作用(p2)，通過梁軌間的縱向約束帶動長軌條發(fā)生縱向位移，在長軌條中產(chǎn)生縱向附加力；同時梁軌間的縱向約束力又以相反的方向作用在橋梁上(p1)，并傳遞至固定支座上，帶動墩臺產(chǎn)生縱向位移，使橋梁上翼緣的縱向位移發(fā)生改變，可見線、橋、墩是一相互作用的耦合系統(tǒng)。通過求解該系統(tǒng)的平衡位置，即可得到鋼軌中的縱向力、位移及橋梁縱向位移、墩臺縱向力及位移。

在該計(jì)算模型中，橋梁的結(jié)構(gòu)型式已反映在梁上翼緣的縱向位移中，墩臺的結(jié)構(gòu)型式及其與橋梁的聯(lián)結(jié)反映在固定支座處的墩臺縱向剛度中，為便于計(jì)算，假定每一梁體上只作用一個墩臺縱向支承彈簧，對于簡支梁及連續(xù)梁即為固定支座處的墩臺縱向剛度，對于特殊橋梁型式，可通過力學(xué)分析求得其整體的縱向剛度，并假定作用于某一墩臺上。在路基上，鋼軌的縱向位移即為縱向約束中的相對位移。為了使該模型具有更好的適用性，橋梁跨數(shù)、跨度等參數(shù)，鋼軌類型及軌條結(jié)構(gòu)等參數(shù)、阻力類型等參數(shù)均為可變量。

通過建立模型，并對橋梁施加模擬載荷，通過對梁軌作用力及無縫線路受力變形規(guī)律的分析，得到橋梁固定墩的縱向剛度限值，從而進(jìn)一步確定梁形布置方式及固定墩的剛度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中難以控制高墩大跨連續(xù)梁橋縱向剛度的問題，填補(bǔ)了高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋在縱向剛度控制領(lǐng)域的空白。該方法使高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的縱向剛度得到有效控制，使修建的橋梁在實(shí)際運(yùn)用時，不僅滿足高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范對橋梁結(jié)構(gòu)的縱橫向控制標(biāo)準(zhǔn)，而且還保證橋梁滿足車橋耦合動力特性的要求，以及橋上無縫線路軌道穩(wěn)定及強(qiáng)度的要求，為橋梁的設(shè)計(jì)及建造提供依據(jù)和參考。

橋上的無縫線路(直線地段)與路基上不同，其鋼軌除受溫度力作用之外，還受橋上附加縱向力作用。梁因溫度變化而產(chǎn)生伸縮，在列車荷載作用下梁因撓曲而產(chǎn)生位移，在明橋面上，梁上翼緣的這種縱向變形(即伸縮和位移)，將通過梁、軌間的聯(lián)結(jié)約束，使鋼軌受到縱向力的作用；在有砟橋上，道床也會對梁、軌間的相對位移產(chǎn)生一定的約束阻力。因梁伸縮而引起的鋼軌縱向附加力為伸縮力；因梁撓曲而引起的鋼軌縱向附加力為撓曲力。這些附加縱向力同時又反作用于梁跨或固定支座，使墩臺產(chǎn)生彈性變形，墩頂發(fā)生縱向位移。

此外，如果在橋上發(fā)生斷軌，或是無縫線路的伸縮區(qū)設(shè)在橋上，鋼軌的伸縮也會通過梁、軌間的約束使墩臺和固定支座受到斷軌力或溫度力的作用。

鋼軌與橋梁間的相互作用關(guān)系是求得鋼軌縱向力與位移分布、墩臺受力和墩頂位移的關(guān)鍵所在，是對鋼軌、墩臺進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性檢算的基礎(chǔ)，是橋上無縫線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)。

梁軌相互作用原理解釋及其基本微分方程建立過程如下：

以鋼軌為研究對象，任取dx一微段，其受力的平衡如圖2所示。圖中q(u)為梁軌間發(fā)生的相對位移時產(chǎn)生的縱向阻力，u為梁軌間的相對位移。

由力的平衡條件可以得到：

在dx微段內(nèi)，其變形量為：

將式2代入式1可以得到：

式中，e為鋼軌的彈性模量；f為鋼軌截面積；y為鋼軌縱向位移。

梁軌間的相對位移u＝y(tǒng)-δ，代人入式3可知：

式中，梁的位移包含有因梁伸縮或撓曲變形產(chǎn)生的位移δ0及因墩臺受到縱向力作用而產(chǎn)生的墩頂位移δ1，設(shè)梁長為l，墩臺剛度為k，則墩頂位移為：

梁軌間的約束阻力可用如下四種型式表達(dá)：

(1)雙直線型

當(dāng)z0取為零，k取為無窮大時，即為常阻力。

(2)冪函數(shù)型

式中，w、s、c、μ為常系數(shù)。

(3)指數(shù)函數(shù)型

式中，a、b、c、n為常系數(shù)。

(4)代數(shù)式型

p(z)＝a0+a1z+a2z²+a3z³(式9)

式中，a0、a1、a2、a3為常系數(shù)。

由于鋼軌、橋梁和墩臺位移是相互作用的，鋼軌、梁體和相互制約關(guān)系均可用梁、桿及彈性單元模擬，可以借助目前廣泛應(yīng)用的通用有限元程序建模和求解。

高墩大跨梁軌相互作用計(jì)算分析仍基于普通橋上無縫線路的線橋墩一體化計(jì)算理論，采用有限單元法進(jìn)行數(shù)值求解。梁和鋼軌的溫度僅為單純的升溫或降溫，梁采用日溫差；考慮固定支座所在處墩臺縱向水平剛度，并按雙線進(jìn)行計(jì)算；考慮不同扣件類型及有荷、無荷，不同計(jì)算工況下的線路縱向阻力。

伸縮力：由于梁體溫差影響伸縮而產(chǎn)生的梁軌間縱向力，一股鋼軌的伸縮力用t1表示，并按主力檢算。

撓曲力：由于列車垂直荷載作用使梁體撓曲而產(chǎn)生的梁軌間縱向力，一股鋼軌撓曲力以t2表示，并按主力檢算。

斷軌力：由于鋼軌折斷產(chǎn)生的梁軌間縱向力，一股鋼軌的斷軌力用t3表示，并按特殊荷載檢算。在無縫線路伸縮區(qū)不考慮斷軌力。

制動力：由于列車制動而產(chǎn)生的梁軌縱向力，一股鋼軌的制動力以t4，由于目前缺少列車制動過程中的實(shí)測資料，t4可按現(xiàn)行橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范辦計(jì)算。

假定橋無縫線路的各項(xiàng)縱向力t1～t4相互不影響，分別單獨(dú)計(jì)算，當(dāng)橋上無縫線路坡度較大，需按常規(guī)進(jìn)行制動時，可將撓曲力與常規(guī)制動力疊加計(jì)算，常規(guī)制動力集度可按《牽規(guī)》計(jì)算而得。

伸縮力計(jì)算：

計(jì)算時，不考慮軌面制動力及列車豎向荷載的影響，僅考慮橋梁在溫度作用下的伸縮位移、設(shè)有伸縮調(diào)節(jié)器后的軌條伸縮位移、軌溫變化幅度等作為主動荷載，橋梁兩端軌條伸入路基上的計(jì)算長度不少于邊跨長度的3倍，取值100m以上。計(jì)算確定的每個墩臺所承受的縱向水平力(考慮墩臺縱向剛度時的計(jì)算結(jié)果)用于檢算橋梁墩臺結(jié)構(gòu)安全；橋梁上不同曲線半徑處對應(yīng)的最大附加溫度壓力和拉力，用于無縫線路檢算。

撓曲力計(jì)算：

計(jì)算時：不考慮軌面制動力和橋梁的溫度變化，橋梁在豎向荷載作用下的撓曲位移、設(shè)有伸縮調(diào)節(jié)器后的軌條伸縮位移作為主動荷載，對于雙線橋梁相當(dāng)于計(jì)算兩線同時作用有豎向列車荷載的情況；

因撓曲力的傳遞距離有限，只按兩至三跨上作用有列車豎向荷載進(jìn)行計(jì)算，且又分為橋梁固定端迎車和活動端迎車兩種情況，這樣將導(dǎo)致?lián)锨Φ挠?jì)算工況相當(dāng)多。為簡化計(jì)算，采用以下一些方法：

(1)不以全橋參與計(jì)算，只考慮車前一跨及豎向荷載作用跨，墩臺頂縱向水平剛度按實(shí)際情況取值，這樣一方面可節(jié)省全橋參與計(jì)算時的工作量，同時還可減少數(shù)值計(jì)算時的誤差積累；

(2)因固定端迎車時計(jì)算撓曲力要小于活動端迎車，只進(jìn)行活動端迎車工況計(jì)算；

(3)檢算不易通過的墩臺主要位于連續(xù)梁相鄰處，因此計(jì)算重點(diǎn)應(yīng)為連續(xù)梁邊跨及相鄰簡支梁布載這一工況，而對遠(yuǎn)離連續(xù)梁橋的簡支梁，可參考規(guī)范和已有計(jì)算結(jié)果取值；

計(jì)算中將梁跨布置、固定支座布置、橋梁每線截面抗彎剛度、橋梁中性軸距上翼緣和下翼緣的距離、墩臺頂縱向水平剛度、伸縮調(diào)節(jié)器位置、小阻力扣件布置范圍、列車荷載類型、荷載入橋類型、每線上列車荷載長度及大小等參數(shù)輸入，程序?qū)⒏鶕?jù)荷載位置及橋梁截面特性計(jì)算梁跨上翼緣的撓曲位移、小阻力扣件的范圍及荷載位置確定線路有荷及無荷縱向阻力；

計(jì)算確定出每個墩臺所承受的縱向水平力(考慮墩臺縱向剛度時的計(jì)算結(jié)果)，分車前跨撓曲力(無豎向荷載)和車下?lián)锨?有豎向荷載)，因豎向荷載和撓曲力引起的墩身彎矩方向相反，需提供車前撓曲力供橋梁專業(yè)檢算；橋梁上不同曲線半徑處對應(yīng)的最大附加撓曲壓力和拉力，用于無縫線路檢算。

斷軌力計(jì)算：

計(jì)算時，不考慮軌面制動荷載、列車豎向荷載、橋梁溫度變化，長軌條因折斷后的伸縮位移為主動荷載，按單股鋼軌進(jìn)行計(jì)算，檢算位置為降溫條件下鋼軌附加拉力較大的地方?？紤]到一股鋼軌折斷后，另一股或幾股未斷的鋼軌有幫軌作用，故我國《鐵路無縫線路設(shè)計(jì)規(guī)范》中均推薦考慮一股鋼軌發(fā)生斷軌的公式算法，忽略橋跨結(jié)構(gòu)的影響，直接按路基地段的無縫線路檢算斷縫，按線路阻力r與橋跨長度l之乘積作為單跨梁固定支座所受的斷軌力進(jìn)行計(jì)算。

制動力計(jì)算：

計(jì)算時，不考慮橋梁溫度變化引起的伸縮位移及豎向荷載引起的撓曲位移，軌面制動力及有伸縮調(diào)節(jié)器時鋼軌伸縮位移為主動荷載，按單根鋼軌進(jìn)行計(jì)算。雙線橋相當(dāng)于兩線軌道上同時作用有大小相等的軌面制動力，列車制動時作用于軌面上制動力與列車前進(jìn)方向相同，牽引時作用于軌面上的啟動力與列車前進(jìn)方向相反，該制動力為列車在緊急情況下作用于橋梁的縱向力；

計(jì)算中應(yīng)將梁跨布置、固定支座布置、軌面摩擦系數(shù)、墩臺頂縱向水平剛度、伸縮調(diào)節(jié)器位置、小阻力扣件布置范圍、列車荷載類型、荷載入橋類型、每線上列車荷載長度及大小等參數(shù)輸入，根據(jù)荷載位置及軌面摩擦系數(shù)確定軌面制動力大小及方向、由小阻力扣件的范圍及荷載位置確定線路有荷及無荷縱向阻力；

同撓曲力一樣，列車荷載可布置在橋梁的不同位置、以不同方向進(jìn)入橋梁，計(jì)算工況相當(dāng)多，在大坡道上，上坡為牽引工況，下坡為制動工況，作用于軌面的制動力與啟動力方向是一樣的，為簡化計(jì)算，將列車頭部布置在伸縮附加力或撓曲力附加力較大處，如連續(xù)梁端部及全橋上，列車長度取至橋梁端部，以得到最不利的制動力；

計(jì)算獲得單根鋼軌縱向力、位移分布，橋梁位移分布，一股鋼軌下墩臺縱向力等，確定出不同曲線半徑處制動附加壓力和制動力拉力，用于無縫線路結(jié)構(gòu)檢算，制動力的計(jì)算在我國橋上無縫線路的設(shè)計(jì)中未作為重點(diǎn)，也缺乏相應(yīng)的測試資料，因而在橋墩的檢算中，應(yīng)將計(jì)算出的制動力與橋梁規(guī)范作對比，取最不利值供墩臺受力檢算；

在國外高速鐵路橋上無縫線路設(shè)計(jì)中，對制動力的計(jì)算較為重視，并形成了較完善的理論體系，如列車荷載長度、大小、檢算規(guī)程等，我國在近年來才開始重視制動力的計(jì)算，并從控制鋼軌制動附加力的角度考慮，提出了墩臺頂最小縱向水平剛度的限制，并制訂了相應(yīng)的規(guī)范，uic標(biāo)準(zhǔn)中為保證高速鐵路道床的穩(wěn)定性，還制訂了制動條件下梁軌快速相對位移限制標(biāo)準(zhǔn)，列入相應(yīng)的檢算規(guī)范，編制的軟件計(jì)算結(jié)果中除了橋梁的絕對位移外，還有與軌條間的相對位移，可采用該計(jì)算結(jié)果進(jìn)行梁軌快速相對位移檢算；

需要說明的有兩點(diǎn)：一是因軌條上作用有軌面制動力，因而鋼軌縱向力的變化梯度為線路縱向阻力與制動力之和，墩臺上的縱向力為梁跨端部軌條縱向力之差與梁跨上總的制動力之和；二是在長大坡道上，根據(jù)牽規(guī)要求，必須采用常規(guī)制動的，需由運(yùn)輸專業(yè)提供制動力集度的大小，該作用力為主力，可與撓曲力疊加計(jì)算，即應(yīng)采用制撓力計(jì)算模式。

依據(jù)橋址地段，確定橋梁設(shè)計(jì)的基本風(fēng)壓，考慮風(fēng)向沿線路方向與垂直線路兩種極端條件下分析風(fēng)載對橋上無縫線路強(qiáng)度及穩(wěn)定性的影響；由于橋梁所在的自然環(huán)境不僅包含風(fēng)場，也包含溫度場，因此在計(jì)算分析也需要考慮溫度場與風(fēng)場共同作用下的情況，以便確定線路受力、變形最不利工況。

確定墩身溫度梯度的取值，計(jì)算墩身承受縱向和橫向溫度梯度兩種計(jì)算工況。計(jì)算墩身承受縱向溫度梯度時，將所有高墩沿墩身縱向施加溫度梯度，同時要計(jì)算考慮和不考慮梁體溫度變化兩種工況，取較為不利的線路受力變形計(jì)算結(jié)果對無縫線路強(qiáng)度進(jìn)行檢算；計(jì)算墩身承受橫向溫度梯度時，將所有高墩沿墩身橫向施加溫度梯度，不考慮梁體溫度變化，將得到的線路橫向變形在橋上無縫線路穩(wěn)定性檢算中予以考慮；此外，需對溫度場作用下高墩大跨橋上無縫線路軌向和高低變化進(jìn)行分析，確保線路幾何形位滿足要求。

實(shí)施例2

高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋，該連續(xù)梁橋?yàn)橛许能壍溃鶕?jù)實(shí)施例1中所述的縱向剛度控制方法得到的高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋，該連續(xù)梁橋在不同的溫度跨度情況下，其固定墩縱向剛度限值和軌道處理措施滿足表1：

表1有砟軌道連續(xù)梁固定墩縱向線剛度限值表

表中所列均為單線所需線剛度，雙線橋?yàn)楸碇兴兄档?倍。

連續(xù)梁橋不同于簡支梁橋，隨著連續(xù)梁長度的增加，鋼軌的伸縮附加力、梁軌快速相對位移、鋼軌斷縫值隨之增大。橋墩剛度的變化同樣會對這幾項(xiàng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。有砟軌道扣件縱向阻力大于道床縱向阻力，無縫線路計(jì)算時線路縱向阻力取道床縱向阻力。伸縮力計(jì)算時梁體升溫為15℃，隨著溫度跨度的增加，鋼軌伸縮附加力逐漸增大，當(dāng)鋼軌附加力超過允許值時，將考慮鋪設(shè)小阻力扣件；隨著溫度跨度的繼續(xù)增大，鋪設(shè)小阻力扣件也無法滿足線路受力要求，這樣需要考慮設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)器。

在有砟軌道結(jié)構(gòu)中，制動力作用下，梁軌快速相對位移不宜超過4mm，同時橋墩剛度也對梁軌快速相對位移有影響，橋墩剛度越小，制動力引起的梁軌快速相對位移越大；通過增大連續(xù)梁固定支座處的橋墩剛度有利于減小梁軌快速相對位移，但是增大橋墩剛度會增加橋梁造價，為了節(jié)省投資，可以在線路受力滿足的條件下考慮鋪設(shè)小阻力扣件，小阻力扣件阻力小于道床縱向阻力，制動力作用下不會導(dǎo)致線路穩(wěn)定性的降低，因此沒有4mm的限值。

根據(jù)溫度跨長范圍，我國鐵路長大混凝土連續(xù)橋梁總體分為三類。其中溫度跨度在150m以下的橋梁主要包括三跨一聯(lián)連續(xù)梁橋；溫度跨度150m～300m，的橋梁主要包括三聯(lián)一跨和多跨一聯(lián)連續(xù)梁；溫度跨度300m以上的橋梁主要為多跨一聯(lián)連續(xù)梁。根據(jù)我國主要連續(xù)梁橋的使用情況，考慮溫度跨度的變化與支座的布置位置，挑選了其中8種橋型作為研究對象。連續(xù)梁布置如表2所示：

表2鐵路長大連續(xù)梁橋分類表

計(jì)算伸縮力時，有砟軌道梁體升溫15℃，制動力檢算時，有砟軌道采用中活載，斷縫值檢算時考慮不同溫度情況下鋼軌的斷縫值。

考慮到邊界條件對軌道結(jié)構(gòu)的影響，在連續(xù)梁兩端各設(shè)置5跨32m長的簡支梁。橋梁支座布置以梁跨為(32+48+32)m為例，如圖3所示。

改變固定支座處橋墩剛度，伸縮力作用下提取鋼軌的最大伸縮附加拉(壓)力；制動力作用下提取最大制動附加力、粱軌快速相對位移。

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果得出：當(dāng)固定支座兩邊的連續(xù)梁對稱布置時，隨著橋墩剛度的變化，伸縮附加力基本沒有改變，選取(64+4×116+64)m連續(xù)梁橋?yàn)槔划?dāng)固定支座兩邊的連續(xù)梁非對稱布置時，隨著橋墩剛度的增大，伸縮附加力隨之增大，選取(80+128+80)m為例。改變固定支座處的橋墩剛度，計(jì)算鋼軌伸縮附加力，計(jì)算結(jié)果如圖4和圖5所示。

由圖4所示，固定支座兩邊連續(xù)梁對稱布置時，隨著橋墩剛度的增大，鋼軌伸附加力基本保持不變，這是由于溫度力作用下連續(xù)對稱伸縮，軌道結(jié)構(gòu)反作用于梁體上的作用力屬于自平衡力系，傳遞到橋墩上的作用力很小，因此橋墩剛度的變化基本不會影響伸縮力的分布；由圖5可以看出，固定支座兩邊連續(xù)梁非對稱布置時，隨橋墩剛度的增加，鋼軌伸縮附加力緩慢增大，這是由于非對稱體系導(dǎo)致軌道反作用于梁體上的作用力為非對稱的，在非對稱附加力的作用下，梁體向受力較小的一側(cè)發(fā)生傾斜，粱軌之間的相互作用力重分布，導(dǎo)致溫跨較大的那一側(cè)鋼軌伸縮附加力減小，溫跨較小的那一側(cè)鋼軌伸縮附加力增大，因此出現(xiàn)鋼軌伸縮附加力隨橋墩剛度的增加而增大，但是增大值有限，相比溫度力的作用，鋼軌伸縮附加力只增加了11.8％。

并且，隨著連續(xù)梁橋溫度跨度的增加，鋼軌的伸縮附加力顯著增大，假定橋墩剛度取300kn/cm/線，繪制鋼軌伸縮附加力隨溫度跨度的變化曲線，如圖6所示?？梢钥闯觯S著連續(xù)梁溫度跨度的增加，鋼軌的伸縮附加力快速增大，連續(xù)梁的溫度跨度是影響鋼軌伸縮附加力的主要因素。同時，當(dāng)連續(xù)梁溫度跨度超過328m以后，在橋上鋪設(shè)有砟軌道，在鋼軌溫升達(dá)到50℃的環(huán)境下，鋼軌強(qiáng)度和穩(wěn)定性將超過允許值，此時需要考慮鋪設(shè)小阻力扣件；當(dāng)連續(xù)梁溫度跨度達(dá)到377m時，當(dāng)鋼軌溫升達(dá)到40℃以后，鋼軌強(qiáng)度和穩(wěn)定性會超限，需要考慮鋪設(shè)小阻力扣件，或者進(jìn)一步鋪設(shè)伸縮調(diào)節(jié)器。

在主梁上鋪設(shè)小阻力扣件，計(jì)算各工況的結(jié)果，當(dāng)鋼軌溫升/降為30℃、40℃與50℃時，計(jì)算各工況下鋼軌(伸縮+制動)附加力，當(dāng)采用常阻力扣件無法滿足要求時，改用小阻力扣件，倘若小阻力扣件依然無法滿足要求，考慮設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)器。在我國現(xiàn)有主要連續(xù)梁橋中，橋上鋪設(shè)有砟軌道，鋼軌最大溫升未超過30℃的地區(qū)，鋪設(shè)常阻力扣件均能滿足軌道穩(wěn)定性與強(qiáng)度的要求。由于我國現(xiàn)有連續(xù)梁橋最大溫度跨度為345m，因此暫不考慮溫度跨度超過345m的橋梁；當(dāng)鋼軌最大溫升超過30℃，但是未超過40℃時，在連續(xù)梁溫度跨度超過338m的橋梁上需要在主梁上鋪設(shè)小阻力扣件；當(dāng)鋼軌最大溫升超過50℃時，連續(xù)梁溫度跨度超過275m以后，將考慮在主梁上鋪設(shè)小阻力扣件，當(dāng)溫度跨度超過315m時，在主梁上小阻力扣件將無法滿足要求，需要設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)器。

另外，分別對有砟軌道穩(wěn)定性、有砟軌道梁軌快速相對位移和有砟軌道墩頂位移進(jìn)行計(jì)算控制。

通過上述的分析看出，橋墩剛度基本不會影響鋼軌的伸縮附加力，鋼軌伸縮附加力主要受連續(xù)梁溫度跨度以及鋼軌最大溫度變化幅度的影響比較大。影響軌道結(jié)構(gòu)形式選型的因素除了強(qiáng)度、穩(wěn)定性，還有梁軌快速相對位移。通過以上數(shù)據(jù)將計(jì)算結(jié)果匯總于表格中，如表3所示。

表3全橋常阻力時橋墩的最小剛度

由表3中可以看出，后三種橋型由梁軌快速相對位移確定的橋墩最小剛度太大，實(shí)際施工過程中很難做到，因此鋪設(shè)小阻力扣件。在主橋鋪設(shè)小阻力扣件后，橋墩剛度取值分別如表4所示。

表4主橋小阻力時橋墩的最小剛度

注：表4中“—”表示計(jì)算剛度均能滿足要求，“措施”表示需要采取鋪設(shè)小阻力扣件或伸縮調(diào)節(jié)器等方法解決橋上鋪設(shè)無縫線路的問題。

將上述數(shù)據(jù)繪制成圖，如圖7-12所示，根據(jù)上述計(jì)算過程，得到連續(xù)梁橋在不同的溫度跨度情況下，其固定墩縱向剛度限值和軌道處理措施。

實(shí)施例3

高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋，該連續(xù)梁橋?yàn)闊o砟軌道，根據(jù)上述所述的縱向剛度控制方法得到的高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋，該連續(xù)梁橋在不同的溫度跨度情況下，其固定墩縱向剛度限值和軌道處理措施滿足表5。

表5無砟軌道連續(xù)梁固定墩縱向線剛度限值表

表5中所列均為單線所需線剛度，雙線橋?yàn)楸?中所列值的2倍。

無砟軌道相比于有砟軌道穩(wěn)定性好，扣件阻力大，制動力作用下不存在軌道穩(wěn)定性下降的問題。根據(jù)最新的《鐵路無縫線路設(shè)計(jì)規(guī)范》，無砟軌道在伸縮力計(jì)算時考慮的梁體升溫為30℃，加之無砟軌道線路縱向阻力本身就比有砟軌道的大，因此在伸縮附加力計(jì)算中，對無砟軌道強(qiáng)度提出了更高的要求；制動工況計(jì)算時荷載形式采用zk活載。有砟軌道結(jié)構(gòu)鋼軌的最大允許壓力由穩(wěn)定性控制，無砟軌道結(jié)構(gòu)由于其穩(wěn)定性很好，由強(qiáng)度控制。

無砟軌道計(jì)算工況參考有砟軌道，線路縱向阻力參考《鐵路無縫線路設(shè)計(jì)規(guī)范》取值，扣件形式選取依據(jù)計(jì)算結(jié)果，當(dāng)無砟軌道扣件無法滿足線路檢算要求以后，考慮鋪設(shè)小阻力扣件；鋪設(shè)小阻力扣件依然無法滿足時，考慮設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)器。簡支梁橋墩剛度依然取200kn/cm/線，連續(xù)梁固定支座處的橋墩剛度變化范圍從300kn/cm/線到2000kn/cm/線。橋墩支座布置形式，參考實(shí)施例2中的有砟軌道選取。

分別對無砟軌道鋼軌強(qiáng)度、無砟軌道梁軌快速相對位移和無砟軌道墩頂位移進(jìn)行控制。

通過對無砟軌道上述各方面的控制，可以得到，橋墩剛度基本不會影響鋼軌的伸縮附加力，鋼軌附加力主要受連續(xù)梁溫度跨度以及鋼軌最大溫升的影響。影響軌道結(jié)構(gòu)形式選型的因素除了伸縮附加力，還有梁軌快速相對位移。將上述控制過程中得到的計(jì)算結(jié)果匯總于表格中，如表6所示。

表6全橋常阻力時橋墩的最小剛度

注：“措施”表示需要采取鋪設(shè)小阻力扣件或伸縮調(diào)節(jié)器等方法解決橋上鋪設(shè)無縫線路的問題。

由表6看出，后幾種橋型由梁軌快速相對位移確定的橋墩最小剛度太大，實(shí)際施工過程中很難做到，因此鋪設(shè)小阻力扣件。在主橋鋪設(shè)小阻力扣件后，橋墩剛度取值分別如表7所示。

表7主橋小阻力時橋墩的最小剛度

注：“措施”表示需要采取鋪設(shè)小阻力扣件或伸縮調(diào)節(jié)器等方法解決橋上鋪設(shè)無縫線路的問題。

將上述數(shù)據(jù)繪制成圖，如圖13-18所示。根據(jù)上述計(jì)算過程，得到無砟軌道連續(xù)梁橋在不同的溫度跨度情況下，其固定墩縱向剛度限值和軌道處理措施。