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1 绪论1

1.1 高速铁路的特点1

1.2 高速铁路对桥梁结构的要求1

1.2.1 安全性要求1

1.2.2 高平顺性要求1

1.2.3 景观要求2

1.2.4 跨越能力要求2

1.2.5 结构高度的影响3

1.2.6 施工要求3

1.3 下承式钢系杆拱桥的特点3

1.4 国外高速铁路钢系杆拱桥5

1.4.1 法国地中海线Avignon Sud桥5

1.4.2 法国地中海线Garde Adhémar桥6

1.4.3 法国地中海线Mornas bow-string桥和Mondragon bow-string桥8

1.4.4 韩国京釜高速铁路钢系杆拱桥9

1.4.5 日本山梨磁悬浮试验线钢系杆拱桥10

1.5 国内高速铁路钢系杆拱桥10

1.5.1 福厦铁路木兰溪特大桥和丘后特大桥10

1.5.2 武广客运专线汀泗河特大桥14

1.5.3 哈大客运专线新开河特大桥16

1.5.4 甬台温铁路雁荡山大桥17

2 钢系杆拱桥结构形式及受力特点分析20

2.1 概述20

2.2 结构形式的分类22

2.3 结构静力和稳定分析方法25

2.4 结构特征分析及设计参数选择29

2.4.1 不同矢跨比条件下系杆拱受力特性29

2.4.2 拱肋内倾角度对结构受力的影响31

2.4.3 吊杆形式对结构受力的影响32

2.4.4 不同拱梁刚度比条件下系杆拱受力特性的分析36

2.4.5 拱肋横向联结系对结构的影响37

2.4.6 桥面构造39

2.5 结构设计55

2.5.1 主拱结构形式55

2.5.2 桥面结构形式57

2.5.3 福厦铁路128m钢系杆拱桥设计63

2.6 结构静力分析73

2.6.1 计算的内容及方法73

2.6.2 设计荷载74

2.6.3 荷载组合75

2.6.4 主要控制指标76

2.6.5 主要计算分析结论78

3 动力分析87

3.1 概述87

3.1.1 车桥动力分析87

3.1.2 车桥动力分析研究的历史演变和研究现状88

3.2 车桥动力分析模型90

3.3 车辆与桥梁振动性能的评价93

3.3.1 车辆运行安全性评价93

3.3.2 车辆运行平稳性评价95

3.3.3 桥梁振动性能评价100

3.4 车—线—桥动力分析理论106

3.4.1 机车车辆动力学模型107

3.4.2 桥梁有限元分析模型110

3.4.3 轨道计算模型113

3.4.4 轮轨接触几何关系和轮轨作用力114

3.4.5 桥轨相互作用关系116

3.4.6 车线桥振动方程及其求解116

3.5 钢系杆拱桥的车桥动力分析117

3.5.1 桥梁动力分析模型的建立117

3.5.2 桥梁自振特性分析120

3.5.3 车桥动力分析123

3.6 风荷载作用下钢系杆拱桥的车桥动力分析127

3.6.1 风—车—桥耦合振动分析的基本思路127

3.6.2 车辆计算分析模型128

3.6.3 桥梁计算分析模型129

3.6.4 轮轨相互作用力129

3.6.5 作用于桥梁上的风荷载130

3.6.6 作用于车辆上的风荷载131

3.6.7 风—车—桥耦合振动方程及求解132

3.6.8 脉动风场的随机模拟133

3.6.9 风—车—桥耦合振动响应及评价137

4 构造细节及疲劳构造分析144

4.1 概述144

4.2 拱脚144

4.2.1 拱脚构造方案144

4.2.2 拱脚构造细节146

4.2.3 拱脚仿真分析计算147

4.3 正交异性钢桥面板149

4.4 拱肋与吊杆的连接节点154

4.5 系梁与吊杆的连接节点154

4.6 系梁与横梁连接肱板154

5 厚板焊接变形和残余应力分析157

5.1 概述157

5.1.1 国外研究现状及规定157

5.1.2 国内研究现状及规定158

5.1.3 主要研究进展159

5.2 焊接变形分析机理159

5.3 焊接接头控制参数的主要影响因素160

5.3.1 分析方法161

5.3.2 焊接过程的实现161

5.3.3 桥梁焊接构件基础参数的影响分析163

5.3.4 箱形截面焊接参数的影响分析169

5.4 减小厚板焊接变形工艺控制参数173

5.4.1 焊接道数173

5.4.2 焊接温度173

5.4.3 焊接截面尺寸173

5.4.4 反预变形尺寸173

5.5 主要分析结论173

6 钢材防腐176

6.1 概述176

6.2 桥梁的腐蚀环境176

6.2.1 大气腐蚀177

6.2.2 水腐蚀180

6.2.3 土壤腐蚀181

6.3 铁路钢桥的腐蚀特性181

6.3.1 钢铁腐蚀机理182

6.3.2 钢桥构件的腐蚀形态182

6.3.3 铁路钢桥不同部位的腐蚀特性184

6.4 钢桥的防腐措施185

6.4.1 涂料保护185

6.4.2 阴极保护186

6.5 桥梁防腐蚀涂料及涂装技术187

6.5.1 桥梁防腐蚀涂料187

6.5.2 铁路钢桥的防腐蚀用涂料193

6.5.3 铁路钢梁涂装体系196

6.5.4 铁路钢梁涂装技术197

6.6 桥梁热喷涂长效防腐蚀技术198

6.6.1 热喷涂技术的特点198

6.6.2 热喷涂长效防腐199

6.6.3 电弧喷涂长效防腐蚀工艺201

6.6.4 国外热喷涂技术在桥梁上的应用202

6.6.5 我国热喷涂技术现状及在桥梁建设的应用203

6.7 目前我国铁路钢桥防腐保护涂装发展动向204

6.7.1 高性能涂料205

6.7.2 应用水性涂料205

6.7.3 使用复合保护涂料205

6.8 我国铁路与公路钢桥涂装标准比较206

6.9 福厦铁路128m钢系杆拱桥涂装保护设计206

6.9.1 主结构与大气接触表面207

6.9.2 钢箱杆件内部封闭部分207

6.9.3 高强度螺栓联结部分摩擦面207

6.9.4 人行走道、检查设备等辅助结构207

7 钢桥面板防腐、防水208

7.1 概述208

7.2 钢桥面板防腐、防水材料210

7.2.1 桥面防腐材料——环氧富锌防锈漆210

7.2.2 聚脲弹性体防水材料215

7.2.3 聚脲弹性体性能测试218

7.2.4 配套和应用性能试验221

7.2.5 福厦铁路128m钢系杆拱桥桥面防腐、防水设计223

8 钢桥面模型试验及分析227

8.1 概述227

8.1.1 国外钢桥整体钢桥面发展227

8.1.2 国内钢桥整体钢桥面运用229

8.2 系杆拱桥钢桥面分析理论230

8.2.1 整体分析的空间板梁单元模型230

8.2.2 整体分析的空间杆系单元模型231

8.2.3 桥面系分析的空间板壳单元法234

8.2.4 算例235

8.3 高速铁路整体钢桥面模型试验237

8.3.1 试验目的、方法、理论计算与测点布置237

8.3.2 试验模型安装241

8.3.3 位移测试结果与分析244

8.3.4 应力测试结果与分析250

8.3.5 结论256

8.4 小试件疲劳试验257

8.4.1 试验目的、方法、理论计算与测点布置257

8.4.2 U肋测试结果与分析259

8.4.3 连接焊缝测试结果与分析260

8.4.4 相关规范验算结果263

8.4.5 U肋加劲构造参数研究264