[发明专利]一种适用于超高速铁路的中承式拱桥

说明书

本发明涉及桥梁设计技术领域，公开了一种适用于超高速铁路的中承式拱桥，包括主梁、主拱肋、边拱肋、刚性系杆、主墩和边墩，主梁架设于边墩之间，且主梁为连续结构，主拱肋架设于主墩之间，边拱肋架设于主墩和边墩之间，边拱肋一端与主拱肋固定连接，边拱肋另一端支撑主梁，刚性系杆固定于边拱肋与主拱肋之间。本发明的一种适用于超高速铁路的中承式拱桥，通过边拱肋和刚性系杆的配合，以及主梁连续结构的设计，使得中承式拱桥的结构形式具有良好的受力性能，在列车竖向活载作用下具有足够的竖向刚度，降低了主梁产生的梁端转角，能够满足超高速度的行车要求，确保高速铁路行车的安全性及舒适性，尤其适用于地形平坦、地质差的情况。

技术领域

本发明涉及桥梁设计技术领域，特别是一种适用于超高速铁路的中承式拱桥。

背景技术

很多河流地势较为平坦，水流的横向水流过大时，不能在河中设置墩柱，常用斜拉桥作为大跨径桥梁，但是斜拉桥的竖向刚度较低，不适用于列车高速运行的要求，因此以往的高速铁路大跨度斜拉桥往往成为限速点。随着高速铁路的进一步发展，尤其是大家对高速铁路的要求越来越高，限速点逐渐成为大家不可接受之处。因此需要选用竖向刚度较好的拱桥作为高速列车通行的桥梁。

根据结构受力，拱桥可以分为推力拱，无推力拱以及部分推力拱，推力拱较为适用于V型峡谷地带，对地基要求较高，对于地势平坦且地质较差的情况，推力拱不适用，较为合适的桥型方案为部分推力拱中的中承式拱桥。

而常规的中承式拱桥由于本身结构的限制以及拱肋通常使用钢箱、钢桁或者混凝土材料，在列车竖向活载作用下主梁的竖向刚度较低，梁端转角较大，位移受温度影响较大，难以满足时速高于350km/h的超高速度的行车要求。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有技术的中承式拱桥，列车竖向活载作用下竖向刚度低，梁端转角大，难以满足时速高于350km/h的超高速度的行车要求，提供一种适用于超高速铁路的中承式拱桥，设计的结构形式具有良好的受力性能，在列车竖向活载作用下具有足够的竖向刚度，降低了主梁产生的梁端转角，能够满足超高速度的行车要求，确保高速铁路行车的安全性及舒适性，尤其适用于地形平坦、地质差的情况。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种适用于超高速铁路的中承式拱桥，包括主梁、主拱肋、边拱肋、刚性系杆、主墩和边墩，所述主梁架设于所述边墩之间，且所述主梁为连续结构，所述主拱肋架设于所述主墩之间，所述边拱肋架设于所述主墩和所述边墩之间，所述边拱肋一端与所述主拱肋固定连接，所述边拱肋另一端支撑所述主梁，所述刚性系杆固定于所述边拱肋与所述主拱肋之间。

所述主梁、所述主拱肋、所述主墩和所述边墩构成中承式拱桥的基本结构，所述主梁设计为连续结构，取消了现有的主梁分为中跨和边跨的断缝结构，保持了所述主梁在所述边墩之间的整体性及连续性，避免了现有的主梁会产生过大的梁端转角；为了克服主拱肋产生的推力，相应设置了所述边拱肋和所述刚性系杆；

所述刚性系杆和所述边拱肋的配合能够抵消大部分所述主拱肋的推力，所述刚性系杆、所述主拱肋和所述边拱肋还形成了稳定的三角形连接结构，现有主拱肋的计算跨径是主拱肋两端拱脚的中心距，而通过所述刚性系杆的连接，确定所述主拱肋计算跨径的位置，则由拱脚处变为了所述刚性系杆和所述主拱肋的连接处，因此，所述刚性系杆配合所述边拱肋能够有效减小所述主拱肋的计算跨径，进而能够有效减小所述主拱肋的推力，改善所述主拱肋拱脚处的受力；相较于柔性系杆中的钢绞线，所述刚性系杆具有较强的刚度，如钢筋混凝土形成的梁等具有一定刚度的结构均可以作为所述刚性系杆，所述刚性系杆能够增强对拱脚的约束作用，减小拱脚的弯矩。

本发明所述的一种适用于超高速铁路的中承式拱桥，通过所述边拱肋和所述刚性系杆的配合，以及所述主梁连续结构的设计，使得中承式拱桥的结构形式具有良好的受力性能，在列车竖向活载作用下具有足够的竖向刚度，降低了所述主梁产生的梁端转角，能够满足超高速度的行车要求，确保高速铁路行车的安全性及舒适性，尤其适用于地形平坦、地质差的情况。