千米级公铁两用斜拉桥上部结构成桥力学特性文献综述

一、选题背景和意义：

随着我国经济的不断发展，交通行业呈现出蓬勃发展的趋势。在众多的交通方式中，轨道交通始终是交通系统中不可替代的一个重要组成部分。为了提高桥梁的通行能力，日本于1977年建成了神户六甲桥，是世界上第一座钢桁架斜拉桥。由于钢桁架斜拉桥的空间利用率很高，并且力学性能也很合理，综合高效性能突出，所以在大跨径公铁两用桥梁具有很强的竞争力。桁架式斜拉桥是钢桁梁桥和斜拉桥两种桥型的结合，与普通斜拉桥相比，桁架式斜拉桥自重较轻，既具备了斜拉桥跨越能力优越的优点，同时也兼备钢桁梁桥受力合理、梁体较轻的特点。

但是目前各国的相关规范中很少提及这种桁架式斜拉桥，可供借鉴的参考文献也较少，人们对于这种桥型的运用还处在摸索阶段，暂时不能全面地了解这种桥型的力学特性，全桥在恒载、活载、温度荷载的作用下呈现出的力学特性还有待研究。为了满足轨道交通的发展并提高桥梁的通行能力，急需专家学者对桁架式公铁两用斜拉桥的结构和受力进行全面的研究，才能实现这一桥型在轨道交通中的大量运用，从而提高交通能力。

为了研究桁架式斜拉桥上部结构成桥状态的力学特性，本文以公铁两用的沪通长江大桥为实际工程案例。由于沪通长江大桥采用的是双塔三索面三桁式结构布置，所以在桁架式斜拉桥这一桥型中具有一定的代表意义。本文将使用桥梁设计通用软件Midas Civil对该桥主桥的上部结构成桥状态进行模拟计算与分析，验算主桥结构在正常使用极限状态下的适用性，以及承载能力极限状态下控制截面的强度或承载力，并总结超千米级公铁两用斜拉桥的设计计算流程及分析方法,为自己今后从事同类型桥梁的设计分析奠定理论基础。

二、课题关键问题及难点：

沪通长江大桥是一座公铁两用的双塔三索面三桁式斜拉桥，其主桥全长2299.6m。主桥采用双塔三索面三桁式布置，桥面总宽为35m，主桥立面和横断面均为对称结构。该桥主塔采用高度为330m的平面钻石型混凝土桥塔，混凝土沉井基础。上层桥面布置为为6车道公路，下层布置为4线铁路专线。主梁采用箱桁组合结构，边跨侧252m范围公路桥面采用带有混凝土桥面板的的组合截面，通过增大结构自重平衡辅助墩的支座负反力。该桥结构体系为塔梁分离、塔墩固结形式，塔梁之间设置支座和纵向阻尼器。

对于这样的一座大型桥梁，建立三维有限元模型是非常繁琐复杂的。除了要掌握钢桁梁桥的建模方法，还要掌握斜拉桥等索结构的建模方法。在后续的计算分析中，需要着重克服调索这一阶段的困难。因此课题难度较大，需要投入大量的精力学习软件、建造模型。建立模型之后，还需要投入一定的时间检查复核模型的准确性。由于构件繁多，必然会导致有限元模型的节点和单元数量庞大，这也会给建模带来一定的困难。

除此之外，对于桁架式斜拉桥可供参考的规范和文献较少。因此需要在广泛阅读文献和专业课本的基础上，梳理知识结构体系，掌握其基本概念和基本知识。然后再结合桁架式斜拉桥的构造特点，阅读相关的专业规范，归纳总结计算书中需要体现出来的验算的内容以及相关的指标。

三、文献综述（或调研报告）：

随着我国经济的不断发展，交通行业呈现出蓬勃发展的趋势。在众多的交通方式中，轨道交通始终是交通系统中不可替代的一个重要组成部分。为了提高桥梁的通行能力，日本于1977年建成了神户六甲桥，是世界上第一座钢桁架斜拉桥。由于钢桁架斜拉桥的空间利用率很高，并且力学性能也很合理，综合高效性能突出，所以在大跨径铁路桥梁中具有很强的竞争力。我国先后于1997年建成香港汲水门公铁两用大桥、于2000年建成芜湖长江公铁两用大桥。随后，桁架式斜拉桥的数量越来越多。2019年建成武汉杨泗港大桥，截至当时是世界上跨度最大的双层公路悬索桥，中国跨度最大的悬索桥，世界跨度第二悬索桥，世界第二跨度钢桁梁悬索桥。