【《公铁两用大跨度斜拉桥铁路和公轨合建设计规范荷载组合受力性能分析案例》5400字】

公铁两用大跨度斜拉桥铁路和公轨合建设计规范荷载组合受力性能分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u8288公铁两用大跨度斜拉桥铁路和公轨合建设计规范荷载组合受力性能分析案例 图328（c）所示，钢桁梁位移在跨中处取得最大值，铁路规范荷载组合作用下向下位移最大为0.70m，合建规范荷载组合作用下向下位移最大为0.36m。综上所述，铁路规范准永久组合对结构主梁竖向刚度要求远高于合建规范，以此来保证在较大的列车荷载作用下列车行车的平顺性，相反合建规范荷载较小并且公路汽车对行车平顺性要求相对较低所以合建规范对主梁竖向刚度要求较低。铁路规范荷载组合作用下应力略大于合建规范荷载组合，铁路规范荷载组合中活荷载所占比重更大。荷载组合中各项静载分析（1）方案一为表示各个荷载在荷载组合中的效应，定义单个位移或应力结果在荷载组合作用为该荷载负值除以各个荷载绝对值的组合值。向下竖向位移最大值位于结构中跨跨中位置，各荷载作用的位移结果分别在铁路和合建规范荷载组合作用总位移中所占比例如表3-12所示。其中因为主梁在斜拉索和升温作用下上挠，而其它荷载作用产生的位移向下，故用负号表示恒载产生位移向上。表312各荷载作用产生位移在组合结果中比例荷载组合自重作用（%）移动荷载（%）索力作用（%）风荷载（%）整体温度作用（%）梯度温度作用（%）铁路规范42.9212.33-43.53/0.860.36合建规范46.725.37-47.38/0.370.16注：-代表方向向上，其它代表向下。如表3-12所示，主梁竖向位移主要为自重、索力和移动荷载的结果，温度作用对主梁竖向位移影响较小，静风荷载对主梁竖向位移影响不明显从而可以忽略。在铁路设计规范荷载组合作用位移结果中，活载产生的位移所占比例较大。并且在准永久荷载组合中，合建规范对活荷载进行了折减（乘以0.4），而铁路规范活荷载系数为1，所以移动荷载产生的位移在铁路和合建规范荷载组合位移结果中相差较大。（2）方案二各荷载作用下位移分别在铁路规范荷载组合和合建规范荷载组合作用总位移中所占比例如表3-13所示，风荷载对主梁竖向位移影响可以忽略。表313各荷载作用产生位移在组合结果中比例荷载组合自重作用（%）移动荷载（%）索力作用（%）风荷载（%）整体温度作用（%）梯度温度作用（%）铁路规范42.5110.58-46.09/0.620.20合建规范45.574.54-49.54/0.270.09注：-代表方向向上，其它代表向下。如表3-13所示，方案二主梁在恒载作用下主梁上挠程度相比于另外两种设计方案较大，移动荷载所占比例在三种设计方案中最小。（3）方案三取得向下位移最大值时，各荷载作用产生位移分别在铁路规范荷载组合和合建规范荷载组合作用下总位移中所占比例如表3-14所示。表314各荷载作用产生位移在组合结果中比例荷载组合自重作用（%）移动荷载（%）索力作用（%）风荷载（%）整体温度作用（%）梯度温度作用（%）铁路规范43.0710.97-43.630.082.110.14合建规范46.774.76-47.460.040.920.06注：-代表方向向上，其它代表向下。表3-14所示，方案三主梁竖向位移主要为移动荷载产生的结果，而自重和索力共同作用下主梁上挠较小，温度作用也对主梁竖向位移相对另外两种设计方案有较大的影响，静风荷载对主梁竖向位移影响较小。三种设计方案中，铁路设计规范荷载组合作用下主梁位移相对较大；在组合荷载位移结果中，方案一移动荷载影响在三种方案中最大，方案二恒载影响在三种方案中最大，而方案三风荷载和温度作用影响在三种方案中最大。两种规范中，合建规范自重和斜拉索索力作用所占比例较高，而铁路规范移动荷载、温度风荷载作用所占比例较高。采用铁路桥涵设计规范和公轨合建规范中的基本荷载组合对塔底弯矩进行计算，并对荷载组合中各项静载产生的弯矩在荷载组合弯矩计算结果中所占的比例进行分析。基本组合荷载作用下各分力的系数如表3-15所示。表3-15铁路与合建规范对应基本荷载组合系数规范名称GGGQQQQQ铁路规范计算组合1.211.211.210.9241.320.8251.10.88合建规范计算组合1.211.321.321.981.540.90751.1551.155注：G1−结构自重；G2−其他桥面附加自重；G3−桥面结构附加自重；Q1−汽车车辆荷载；表316基本荷载组合作用产生塔底弯矩规范名称方案一（MPa）方案二（MPa）方案三（MPa）铁路规范计算组合723890153283754637009合建规范计算组合763523755859504803494表317各荷载作用产生塔底弯矩在组合结果中比例方案荷载组合自重作用（%）移动荷载（%）索力（%）风荷载（%）整体温度作用（%）梯度温度作用（%）方案一铁路规范37.2118.5041.620.651.650.38合建规范35.2822.4839.450.681.640.47方案二铁路规范39.0216.8142.220.351.490.11合建规范37.2220.5340.250.371.500.13方案三铁路规范39.7017.7440.890.560.950.16合建规范38.3320.4739.470.580.960.19表3-16所示为在铁路与合建规范基本荷载组合作用下，三种设计方案产生的塔底弯矩。表3-17所示为三种设计方案各荷载作用产生塔底弯矩在铁路或合建规范中基本组合弯矩计算结果中所占的比例。自重、索力和整体升温在铁路规范荷载组合产生的弯矩中所占比例大于合建规范，而移动荷载、风荷载和梯度升温在铁路规范荷载组合产生的弯矩中所占比例相对较小。结构承载力评价在桥梁设计中主梁截面的承载力分析至关重要，但不同规范对主梁承载力有不同的要求。本节采用铁路桥涵设计规范和公轨合建规范中的基本荷载组合，对不同设计方案主梁承载力最不利截面的弯矩进行分析。根据《铁路桥涵设计规范》(Q/CR9300-2018)[105],在本节荷载组合作用下钢结构拉弯或压弯构件承载力计算为：N式中：Nd−荷载组合产生的轴力；Md−荷载组合产生的弯矩；A−在基本组合荷载作用下，主梁最大轴压力位于桥塔支座位置，最大负弯矩也位于该处。承载力计算需要结合主梁的设计构造，在桥塔位置附近为变截面，不同截面最大承载弯矩各不相同。三种设计方案主梁在桥塔附近均有两种变截面，这两种主梁截面所受轴力相近。主梁在支座位置处截面面积和截面抵抗矩最大，称为截面1，在其它位置相对较小，称为截面2。方案一中截面2面积为截面1的91%，截面2抵抗矩为截面1的92%；方案二中截面2面积为截面1的90%，截面2抵抗矩为截面1的92%；方案三中截面2面积与截面1相等，截面2抵抗矩与截面1近似相等。在所受轴力相近时，截面2能承受的最大弯矩较小，因此在三种方案中，截面1与截面2相交位置处为承载力检算位置，的截面2为承载力检算截面。基本荷载组合作用下承载力的计算如表3-18所示，表中验算轴力为公式(3-26)中的Nd（荷载组合产生的轴力），最大承载弯矩为公式(3-26)中达到截面设计强度对应的弯矩，组合弯矩为公式(3-26)中的Md（表3-18基本荷载组合作用下承载力计算塔处主梁设计方案验算轴力(kN)组合弯矩(kN·m)最大承载弯矩(kN·m)最大承载弯矩验算结果铁路规范方案一-356249-201598-16801768.33通过方案二-382574-462318-18290623.96通过方案三-281804-357685-13309133.72通过合建规范方案一-375824-249204-16997516.82通过方案二-402237-493443-18487253.75通过方案三-301987-373