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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

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