高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的橫向剛度控制方法及橋梁與流程

本發(fā)明涉及高墩大跨混凝土橋梁
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的橫向剛度控制方法及橋梁。
背景技術(shù)：
：我國(guó)是一個(gè)多山區(qū)的國(guó)家，山區(qū)面積約占國(guó)土面積的2/3，山區(qū)高速鐵路橋梁所處環(huán)境地質(zhì)復(fù)雜，地形變化多端，其地面高差大，變化頻繁，橫坡較陡。在該區(qū)域修建鐵路時(shí)，線(xiàn)路將不可避免地跨越深溝深谷，需要修建大量的高墩大跨橋梁，橋墩作為橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分，必須保證橋梁整體結(jié)構(gòu)的安全、舒適、耐久和良好的動(dòng)力性能。鐵路高墩大跨橋梁的剛度控制是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，鐵路橋梁特別是高墩大跨橋的剛度較弱，其剛度控制與橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、無(wú)縫線(xiàn)路的穩(wěn)定性、行車(chē)的安全性、平穩(wěn)性和舒適性均有較大關(guān)系。因此，必須要求橋梁具有一定的剛度，才能保證列車(chē)行車(chē)安全性與旅客乘車(chē)舒適性的要求，同時(shí)保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和鐵道線(xiàn)路的穩(wěn)定。剛度控制包括橫向剛度控制和縱向剛度控制，當(dāng)列車(chē)運(yùn)行速度較小時(shí)，橋梁的橫向振幅不大，但隨著列車(chē)速度的提高和修建高速鐵路，列車(chē)引起的橋梁橫向振動(dòng)問(wèn)題也越來(lái)越引起重視。保證橋墩橫向剛度大于其剛度限值，一方面要限制列車(chē)橫向振動(dòng)幅度(保證列車(chē)不會(huì)發(fā)生傾覆、旅客乘車(chē)不會(huì)產(chǎn)生不適)；另一方面要限制橋梁橫向振動(dòng)(保證橋梁不會(huì)因振動(dòng)產(chǎn)生疲勞而減少使用壽命)，所以，如何有效地控制橋梁橫向振動(dòng)和橫向剛度成為了保證橋梁安全及列車(chē)行駛平穩(wěn)、舒適的關(guān)鍵。本發(fā)明中所指的高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋是指橋墩高度50m以上，跨度100m以上的混凝土連續(xù)梁橋?，F(xiàn)有技術(shù)中，橋梁的橫向剛度通常采用梁體的橫向自振頻率和梁體的水平撓度進(jìn)行控制，《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》(tb10002.1-2005)5.1.3條規(guī)定了不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型橋梁的橫向自振頻率f應(yīng)滿(mǎn)足的容許值的要求，見(jiàn)表一所示。在列車(chē)搖擺力、離心力和風(fēng)力的作用下，梁體的水平撓度應(yīng)小于或等于計(jì)算跨度1/4000，對(duì)溫度變形的敏感結(jié)構(gòu)，尚應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況考慮溫度作用的影響。表一不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型橋梁的橫向自振頻率f容許值結(jié)構(gòu)類(lèi)型適用跨度l(m)橫向自振頻率f容許值(hz)上承式鋼板梁24～40＞60/l0.8下承式鋼板梁24～32＞55/l0.8半穿式鋼桁梁40～48＞60/l0.8下穿式鋼桁梁48～80＞65/l0.8預(yù)應(yīng)力混凝土梁24～40＞55/l0.8同時(shí)，該規(guī)范5.1.4條還規(guī)定，鋼梁的橫向剛度除滿(mǎn)足第5.1.3條外，梁的寬跨比(寬度為主桁或主梁的中心距)：下承式簡(jiǎn)支和連續(xù)桁梁邊跨不應(yīng)小于1/20；連續(xù)桁梁除邊跨外其余各跨不應(yīng)小于1/25；簡(jiǎn)支板梁其寬跨比不應(yīng)小于1/15，橫向?qū)挾炔粦?yīng)小于2.2m。此外，《高速鐵路規(guī)范》和《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)橋梁的橫向剛度相關(guān)參數(shù)也進(jìn)行了規(guī)定。但這些規(guī)定只針對(duì)橋墩高度在50m(甚至30m)、跨度在100m以下的橋梁，對(duì)高墩大跨橋梁是不適用的。在以往設(shè)計(jì)的普通鐵路、客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)、準(zhǔn)高速線(xiàn)等鐵路在運(yùn)營(yíng)時(shí)都出現(xiàn)過(guò)列車(chē)過(guò)橋時(shí)橫向振幅過(guò)大導(dǎo)致危險(xiǎn)情況發(fā)生的問(wèn)題，由于橋梁建成后，列車(chē)橫向晃動(dòng)劇烈，因此對(duì)橫向剛度較弱的橋墩進(jìn)行了加固處理，有些線(xiàn)路在運(yùn)營(yíng)初期此種現(xiàn)象不明顯，隨著列車(chē)運(yùn)行時(shí)間的累積橫向剛度問(wèn)題越來(lái)越突出，這會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的損壞，同時(shí)危及列車(chē)行車(chē)的安全性、穩(wěn)定性和舒適性。混凝土橋梁包括混凝土連續(xù)梁橋和混凝土剛構(gòu)橋，混凝土連續(xù)梁橋的墩梁之間為支座支撐連接，而連續(xù)剛構(gòu)橋的墩梁為剛性連接，混凝土連續(xù)梁橋與混凝土剛構(gòu)橋在剛度控制上存在差異。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中在修建高墩大跨度混凝土連續(xù)橋梁時(shí)，由于無(wú)法控制連續(xù)梁橋的橫向剛度，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定導(dǎo)致連續(xù)梁橋的橫向剛度可能存在不足進(jìn)而影響橋梁安全、行車(chē)安全及穩(wěn)定舒適的問(wèn)題，提供一種高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的橫向剛度控制方法及橋梁，該控制方法通過(guò)改變橋墩的橫向線(xiàn)剛度，得到不同橋墩橫向線(xiàn)剛度和對(duì)應(yīng)的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值的曲線(xiàn)圖，并選擇滿(mǎn)足要求的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值下的橫向剛度，得到剛度限值，進(jìn)而根據(jù)剛度限值得到橋梁設(shè)計(jì)參數(shù)，使連續(xù)梁橋的剛度得到控制，保證橋梁在使用過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全性，及列車(chē)行駛時(shí)的安全性、穩(wěn)定性及舒適性要求。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：一種高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的橫向剛度控制方法，包括以下步驟：a、確定連續(xù)梁橋跨度及橋墩墩高；b、設(shè)定不同的橋墩橫向線(xiàn)剛度下，并得到對(duì)應(yīng)的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值；c、比較并繪制橋墩橫向線(xiàn)剛度與對(duì)應(yīng)的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值的曲線(xiàn)；d、得到連續(xù)梁橋的橫向剛度限值；e、確定連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)參數(shù)，使其滿(mǎn)足步驟d中的橫向剛度限值要求。在修建高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋時(shí)，由于其地理?xiàng)l件的限制，通常其連續(xù)梁橋的跨度和橋墩墩高是大致確定的，通過(guò)在既定橋梁跨度和墩高的情況下改變橋墩的橫向線(xiàn)剛度，得到在不同線(xiàn)剛度下對(duì)應(yīng)的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值，由于橋梁的剛度最終直接影響到橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、列車(chē)行駛的安全性、列車(chē)行駛的穩(wěn)定性和乘客的舒適性，而這些安全性、穩(wěn)定性和舒適性最終可以通過(guò)車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值的指標(biāo)來(lái)進(jìn)行量化和控制，采取這種方式，將連續(xù)梁橋的剛度控制進(jìn)行轉(zhuǎn)換控制，從而使連續(xù)梁橋的剛度得到控制，保證橋梁在使用過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全性，及列車(chē)行駛時(shí)的安全性、穩(wěn)定性及舒適性要求。優(yōu)選的，所述步驟d中，取步驟c中得到的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值分別滿(mǎn)足對(duì)應(yīng)的規(guī)定限值，該規(guī)定限值包括滿(mǎn)足橋梁結(jié)構(gòu)安全性的橋梁評(píng)價(jià)指標(biāo)，及滿(mǎn)足車(chē)輛行駛安全性、平穩(wěn)性和舒適性的車(chē)輛評(píng)價(jià)指標(biāo)。在軌道不平順及外在激勵(lì)(如風(fēng)荷載等)作用下，軌道車(chē)輛通過(guò)橋梁時(shí)，車(chē)輛和橋梁都會(huì)發(fā)生振動(dòng)，過(guò)大的振動(dòng)會(huì)影響行車(chē)安全性及乘坐舒適度，因此，通過(guò)相應(yīng)的指標(biāo)來(lái)評(píng)判車(chē)輛和橋梁的振動(dòng)性能。當(dāng)車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值滿(mǎn)足對(duì)應(yīng)的規(guī)定限值時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)，同時(shí)車(chē)輛行駛也處于安全、平穩(wěn)和舒適狀態(tài)，此時(shí)，橫向剛度得到控制，滿(mǎn)足實(shí)際使用情況。橋梁評(píng)價(jià)指標(biāo)和車(chē)輛評(píng)價(jià)指標(biāo)的規(guī)定限值如表二所示，在控制連續(xù)梁橋的橫向剛度時(shí)，通過(guò)控制表二中的指標(biāo)使剛度得以有效控制。由于車(chē)輛在橋梁上時(shí)，二者處于一個(gè)耦合的同一系統(tǒng)中，相互之間會(huì)發(fā)生影響，因此，在控制連續(xù)梁橋的剛度時(shí)，需要同時(shí)滿(mǎn)足橋梁評(píng)價(jià)指標(biāo)和車(chē)輛評(píng)價(jià)指標(biāo)。橋梁評(píng)價(jià)指標(biāo)包括橫向撓跨比、橫向加速度和單側(cè)兩端的水平折角，而車(chē)輛評(píng)價(jià)指標(biāo)主要涉及安全性和舒適性?xún)蓚€(gè)方面，安全性上的指標(biāo)包括脫軌系數(shù)、輪重減載率、橫向水平力和傾覆系數(shù)，舒適性上的指標(biāo)包括橫向加速度和橫向sperling指標(biāo)。表二橋梁評(píng)價(jià)指標(biāo)和車(chē)輛評(píng)價(jià)指標(biāo)的規(guī)定限值優(yōu)選的，所述橋梁評(píng)價(jià)指標(biāo)是在車(chē)輛橫向搖擺力、離心力、風(fēng)力和溫度的作用下的指標(biāo)。由于車(chē)輛橫向搖擺力、離心力、風(fēng)力和溫度對(duì)連續(xù)梁橋梁體的水平撓度影響較大，而梁體的水平撓度是剛度控制的一個(gè)重要體現(xiàn)，在評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)安全性時(shí)，需考慮這些與影響因素。優(yōu)選的，所述步驟b中，包括下述步驟：b1、建立車(chē)-橋耦合動(dòng)力分析模型，包括車(chē)輛模型和連續(xù)梁橋模型；b2、調(diào)整連續(xù)梁橋模型橋墩墩頂?shù)臋M向線(xiàn)剛度，得到在不同橫向線(xiàn)剛度下的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值；b3、調(diào)整車(chē)輛模型的行駛速度，得到在不同速度下的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值。為了得到連續(xù)梁橋的橫向線(xiàn)剛度與車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)調(diào)整墩頂?shù)臋M向線(xiàn)剛度，得到在多個(gè)橫向線(xiàn)剛度下的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值，從而得到剛度與動(dòng)力響應(yīng)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系及影響規(guī)律，同時(shí)，針對(duì)橋梁在實(shí)際使用過(guò)程中，列車(chē)的速度在某一區(qū)間范圍了，為了保證在不同速度下列車(chē)的行駛安全，通過(guò)調(diào)整列車(chē)的行駛速度，得到在多個(gè)速度下的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值，從而得到速度與動(dòng)力響應(yīng)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系及影響規(guī)律，保證橋梁的橫向剛度在所有速度下均滿(mǎn)足使用要求。優(yōu)選的，所述步驟b2中，通過(guò)調(diào)整連續(xù)梁橋模型的地基剛度獲得不同的橋墩墩頂?shù)臋M向線(xiàn)剛度。優(yōu)選的，所述步驟b3中，調(diào)整車(chē)輛模型的行駛速度時(shí)，包括250km/h、300km/h和350km/h三種速度。隨著列車(chē)運(yùn)行速度的提升，調(diào)整車(chē)輛模型的行駛速度為這三種速度，能滿(mǎn)足列車(chē)的實(shí)際行駛需求，使列車(chē)在高速運(yùn)行條件下，其橫向剛度仍然滿(mǎn)足安全性、平穩(wěn)性和舒適性要求。優(yōu)選的，所述車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值包括車(chē)輛橫向振動(dòng)加速度、車(chē)輛橫向舒適度和橋梁橋面處兩端水平折角。車(chē)輛橫向振動(dòng)加速度和車(chē)輛橫向舒適度直接反映車(chē)輛運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性和舒適性，是橫向剛度控制的重要目標(biāo)指標(biāo)，通過(guò)車(chē)輛橫向振動(dòng)加速度和車(chē)輛橫向舒適度來(lái)評(píng)價(jià)橋梁剛度，對(duì)橋梁橫向剛度進(jìn)行限定，從而得到滿(mǎn)足車(chē)輛行駛的連續(xù)梁橋橫向剛度限值，橋梁橋面處兩端水平折角的大小則直接反映連續(xù)兩條在橫向方向的變形情況，與橋梁的橫向剛度直接相關(guān)，通過(guò)評(píng)價(jià)橋梁橋面處兩端水平折角的大小，使橋梁橫向剛度得到控制。優(yōu)選的，在所述步驟d與步驟e之間還設(shè)置有驗(yàn)證步驟f，采用車(chē)-線(xiàn)-橋耦合動(dòng)力仿真分析評(píng)判連續(xù)梁橋的橫向剛度，進(jìn)而確定連續(xù)梁橋的橫向剛度的可靠性。在得到連續(xù)梁橋橫向剛度的限值范圍后，實(shí)橋建成之前，不能對(duì)列車(chē)實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行測(cè)量，也無(wú)法實(shí)測(cè)橋梁的橫向剛度方面的評(píng)價(jià)指標(biāo)。采取上述方式，通過(guò)車(chē)-線(xiàn)-橋耦合動(dòng)力仿真分析，進(jìn)行實(shí)況模擬，評(píng)估橋梁橫向剛度是否滿(mǎn)足行車(chē)安全性、平穩(wěn)性和舒適性。優(yōu)選的，所述步驟f具體包括以下步驟：f1、建立車(chē)-線(xiàn)-橋耦合動(dòng)力仿真模型，包括車(chē)輛、軌道和橋梁，橋梁模型的橫向剛度滿(mǎn)足步驟d中的橫向剛度限值；f2、運(yùn)用車(chē)輛動(dòng)力學(xué)、軌道動(dòng)力學(xué)和橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的研究方法，將車(chē)輛、軌道和橋梁作為一個(gè)耦合動(dòng)力體系；f3、分別建立橋梁、軌道和車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)方程；f4、運(yùn)用數(shù)值仿真方法求解車(chē)線(xiàn)橋系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)，進(jìn)而評(píng)價(jià)行車(chē)安全性；f5、通過(guò)有限元分析模型分析，進(jìn)而確認(rèn)得到的橫向剛度滿(mǎn)足實(shí)際工況。目前，由于有限元方法的大力發(fā)展和成熟應(yīng)用，在高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的仿真模型中可根據(jù)得到的橫向剛度值確定橋梁墩身結(jié)構(gòu)和梁體形式，建立精確的橋梁有限元模型，同時(shí)建立軌道線(xiàn)路、列車(chē)模型，并將其作為一個(gè)耦合動(dòng)力體系，三者之間的相互作用計(jì)算分析仍基于普通橋上無(wú)縫線(xiàn)路的線(xiàn)橋墩一體化計(jì)算理論，采用有限單元法進(jìn)行數(shù)值求解。建立比較完善的高速鐵路四軸車(chē)輛模型，將車(chē)輛視為包含一個(gè)車(chē)體、兩個(gè)轉(zhuǎn)向架和四個(gè)輪對(duì)的多剛體系統(tǒng)，每個(gè)剛體均考慮橫向、垂向、側(cè)滾、搖頭、點(diǎn)頭自由度，共35個(gè)自由度，同時(shí)考慮了車(chē)輛懸掛系統(tǒng)的各種非線(xiàn)性因素；建立橋上軌道動(dòng)力學(xué)模型，鋼軌模擬成離散彈性點(diǎn)支承基礎(chǔ)上的無(wú)限長(zhǎng)euler梁，軌枕及離散后的道床視為剛性質(zhì)量塊；采用有限元法建立橋梁的動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)橋梁的特點(diǎn)分別采用桿單元、梁?jiǎn)卧?、板單元模型，基礎(chǔ)剛度采用彈簧單元模擬，二期恒載采用質(zhì)量單元模擬。采用新型的動(dòng)態(tài)輪軌關(guān)系，充分考慮輪軌彈性變形和輪軌瞬時(shí)脫離的情形。輪軌法向力計(jì)算采用hertz非線(xiàn)性彈性接觸理論，輪軌蠕滑力首先采用kalker線(xiàn)性蠕滑理論計(jì)算，再按沈氏理論進(jìn)行非線(xiàn)性修正。對(duì)于列車(chē)－線(xiàn)路－橋梁系統(tǒng)，由于輪軌接觸幾何、輪軌接觸力、懸掛系統(tǒng)的非線(xiàn)性特性，并且列車(chē)在橋梁上的位置隨時(shí)間變化而表現(xiàn)出的時(shí)變性，采用時(shí)域方法進(jìn)行求解。根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)，采用分離子系統(tǒng)法將整個(gè)系統(tǒng)分為車(chē)輛子系統(tǒng)、軌軌道子系統(tǒng)和橋梁子系統(tǒng)，分別建立其運(yùn)動(dòng)方程，各子系統(tǒng)間通過(guò)幾何關(guān)系和和相互作用力相聯(lián)系，采用顯式－隱式混合積分法求解系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)。以軌道不平順時(shí)域樣本作為系統(tǒng)的主要激勵(lì)，對(duì)不同車(chē)速、不同車(chē)型、不同橋墩剛度下的車(chē)線(xiàn)橋系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行時(shí)域仿真分析，得到列車(chē)、線(xiàn)路和橋梁子系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)值，探討各因素對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響規(guī)律，根據(jù)橋梁動(dòng)力評(píng)價(jià)指標(biāo)、列車(chē)的安全性指標(biāo)和平穩(wěn)性指標(biāo)對(duì)高墩合理橫向剛度進(jìn)行研究，為實(shí)際建造的橋梁滿(mǎn)足使用要求提供保證。優(yōu)選的，在所述步驟e后還設(shè)置步驟g，所述步驟g：連續(xù)梁橋按設(shè)計(jì)參數(shù)建成后，采用驗(yàn)證方法對(duì)橋梁橫向剛度進(jìn)行驗(yàn)證，所述驗(yàn)證方法包括成橋靜動(dòng)載試驗(yàn)和行車(chē)測(cè)試?，F(xiàn)有的一些橋梁建成后，隨著列車(chē)運(yùn)行時(shí)間的累積，橫向剛度問(wèn)題越來(lái)越突出，采取上述方式，通過(guò)成橋靜動(dòng)載試驗(yàn)和行車(chē)測(cè)試對(duì)橋梁驗(yàn)證，使橋梁在后期使用中不會(huì)發(fā)生列車(chē)過(guò)橋時(shí)橫向振幅超限的情況。對(duì)應(yīng)地，本發(fā)明還提供高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋，根據(jù)如上所述的橫向剛度控制方法得到的高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋，該連續(xù)梁橋的橫向剛度限值與其跨度和墩高對(duì)應(yīng)。具體地，其跨度、墩高和橫向剛度限值的對(duì)應(yīng)關(guān)系滿(mǎn)足下表。對(duì)連續(xù)梁橋的跨度和墩高在滿(mǎn)足上表所列的跨度及墩高范圍內(nèi)，其橫向剛度值滿(mǎn)足上述所列限值時(shí)，能保證車(chē)輛和橋梁的動(dòng)力響應(yīng)值在控制范圍內(nèi)，從而滿(mǎn)足橋梁使用的結(jié)構(gòu)安全性，并使列車(chē)安全、平穩(wěn)、舒適運(yùn)行。修建橋梁時(shí)，根據(jù)上表提供的剛度限值范圍，直接得到連續(xù)梁橋在建造過(guò)程中的橫向剛度的設(shè)計(jì)限值，使得橋梁建設(shè)單位在建造橋梁過(guò)程中，能直接參考使用該橋梁橫向剛度限值范圍，節(jié)省了大量人力物力財(cái)力，縮短了建設(shè)周期。優(yōu)選的，當(dāng)橋梁跨度和橋墩高度在上表所列值的附近值時(shí)，其橫向剛度限值參照表中限值執(zhí)行。采取上述方式，使連續(xù)梁橋在各個(gè)跨度及墩高條件下均能得到對(duì)應(yīng)的橫向剛度限值，從而使橋梁不僅能滿(mǎn)足使用安全，使列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中保證安全、平穩(wěn)、舒適，而且能最大程度地節(jié)省建設(shè)材料，從而降低建造橋梁的成本，使效益最大化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：1、通過(guò)改變橋墩的橫向線(xiàn)剛度，得到在不同線(xiàn)剛度下對(duì)應(yīng)的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值，由于橋梁的剛度最終直接影響到橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、列車(chē)行駛的安全性、列車(chē)行駛的穩(wěn)定性和乘客的舒適性，而這些安全性、穩(wěn)定性和舒適性最終可以通過(guò)車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值的指標(biāo)來(lái)進(jìn)行量化和控制，采取這種方式，將連續(xù)梁橋的剛度控制進(jìn)行轉(zhuǎn)換控制，從而使連續(xù)梁橋的剛度得到控制，保證橋梁在使用過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全性，及列車(chē)行駛時(shí)的安全性、穩(wěn)定性及舒適性要求；2、車(chē)輛橫向振動(dòng)加速度和車(chē)輛橫向舒適度直接反映車(chē)輛運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性和舒適性，是橫向剛度控制的重要目標(biāo)指標(biāo)，而橋梁橋面處兩端水平折角的大小則直接反映連續(xù)兩條在橫向方向的變形情況，通過(guò)將車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值設(shè)為包含這三個(gè)指標(biāo)，從而確定滿(mǎn)足這三個(gè)評(píng)判指標(biāo)的橫向剛度限值，使橋梁的橫向剛度得到控制；3、對(duì)不同車(chē)速、不同橋墩剛度下的車(chē)線(xiàn)橋系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行時(shí)域仿真分析，得到列車(chē)、線(xiàn)路和橋梁子系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)值，探討各因素對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響規(guī)律，根據(jù)橋梁動(dòng)力評(píng)價(jià)指標(biāo)、列車(chē)的安全性指標(biāo)和平穩(wěn)性指標(biāo)對(duì)高墩合理橫向剛度進(jìn)行研究，為實(shí)際建造的橋梁滿(mǎn)足使用要求提供保證。附圖說(shuō)明：圖1為高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的橫向剛度控制方法的步驟流程圖。圖2為跨度(60+100+60)m墩高100m的連續(xù)梁橋上動(dòng)車(chē)橫向加速度隨線(xiàn)剛度變化的曲線(xiàn)圖。圖3為跨度(60+100+60)m墩高100m的連續(xù)梁橋上動(dòng)車(chē)橫向舒適度指標(biāo)隨線(xiàn)剛度變化的曲線(xiàn)圖。圖4為跨度(48+80+48)m墩高60m的連續(xù)梁橋上動(dòng)車(chē)橫向加速度隨線(xiàn)剛度變化的曲線(xiàn)圖。圖5為跨度(48+80+48)m墩高60m的連續(xù)梁橋上動(dòng)車(chē)橫向舒適度隨線(xiàn)剛度變化的曲線(xiàn)圖。圖6為跨度(48+80+48)m墩高80m的連續(xù)梁橋上動(dòng)車(chē)橫向加速度隨線(xiàn)剛度變化的曲線(xiàn)圖。圖7為跨度(48+80+48)m墩高80m的連續(xù)梁橋上動(dòng)車(chē)橫向舒適度隨線(xiàn)剛度變化的曲線(xiàn)圖。圖8為跨度(48+80+48)m墩高100m的連續(xù)梁橋上動(dòng)車(chē)橫向加速度隨線(xiàn)剛度變化的曲線(xiàn)圖。圖9為跨度(48+80+48)m墩高100m的連續(xù)梁橋上動(dòng)車(chē)橫向舒適度隨線(xiàn)剛度變化的曲線(xiàn)圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1如圖1所示，高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的橫向剛度控制方法，包括以下步驟：a、確定連續(xù)梁橋跨度及橋墩墩高；b、設(shè)定不同的橋墩橫向線(xiàn)剛度下，得到對(duì)應(yīng)的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值；c、比較并繪制橋墩橫向線(xiàn)剛度與對(duì)應(yīng)的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值的曲線(xiàn)；d、取步驟c中得到的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值分別滿(mǎn)足對(duì)應(yīng)的規(guī)定限值，從而得到連續(xù)梁橋的橫向剛度限值，車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值的規(guī)定限值包括滿(mǎn)足橋梁結(jié)構(gòu)安全性的橋梁評(píng)價(jià)指標(biāo)，及滿(mǎn)足車(chē)輛行駛安全性、平穩(wěn)性和舒適性的車(chē)輛評(píng)價(jià)指標(biāo)；e、確定連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)參數(shù)，使其滿(mǎn)足步驟d中的橫向剛度限值要求。車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值包括橋梁動(dòng)力響應(yīng)和車(chē)輛動(dòng)力響應(yīng)，當(dāng)列車(chē)通過(guò)橋梁時(shí)，梁體過(guò)大的振動(dòng)會(huì)使橋上線(xiàn)路失穩(wěn)，影響列車(chē)運(yùn)行安全，因此對(duì)橋梁的變形和振動(dòng)加速度需要限制，車(chē)輛動(dòng)力響應(yīng)方面設(shè)計(jì)車(chē)輛安全性指標(biāo)和車(chē)輛舒適性指標(biāo)。在安全性指標(biāo)方面，脫軌系數(shù)與輪重減載率是評(píng)價(jià)列車(chē)運(yùn)行安全性的重要指標(biāo)。當(dāng)某一側(cè)車(chē)輪的輪重減少量過(guò)大時(shí)，同時(shí)受到橫向力及力矩共同作用，車(chē)輛可能因?yàn)闇p載率過(guò)大導(dǎo)致脫軌，因此，必須對(duì)輪重減載率量值加以限制；在舒適性指標(biāo)方面，列車(chē)行駛于直線(xiàn)上時(shí)，車(chē)體的豎向、橫向振動(dòng)加速度是導(dǎo)致人體不舒適的主要因素。車(chē)體豎向、橫向振動(dòng)加速度及sperling參數(shù)是評(píng)價(jià)乘坐舒適性的重要指標(biāo)。在軌道不平順及外在激勵(lì)(如風(fēng)荷載等)作用下，軌道車(chē)輛通過(guò)橋梁時(shí)，車(chē)輛和橋梁都會(huì)發(fā)生振動(dòng)，過(guò)大的振動(dòng)會(huì)影響行車(chē)安全性及乘坐舒適度，因此，通過(guò)相應(yīng)的指標(biāo)來(lái)評(píng)判車(chē)輛和橋梁的振動(dòng)性能。當(dāng)車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值滿(mǎn)足對(duì)應(yīng)的規(guī)定限值時(shí)，橋梁結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)，同時(shí)車(chē)輛行駛也處于安全、平穩(wěn)和舒適狀態(tài)，此時(shí)，橫向剛度得到控制，滿(mǎn)足實(shí)際使用情況。橋梁評(píng)價(jià)指標(biāo)和車(chē)輛評(píng)價(jià)指標(biāo)的規(guī)定限值滿(mǎn)足以下條件：脫軌系數(shù)：q/p≤0.8；輪重減載率：δp/p≤0.60；列車(chē)運(yùn)行安全性指標(biāo)輪對(duì)橫向水平力應(yīng)小于80kn；容許傾覆系數(shù)：d≤0.8；車(chē)體橫向振動(dòng)加速度：ay≤1.0m/s2；乘坐舒適度的指標(biāo)有sperling指標(biāo)，具體標(biāo)準(zhǔn)參考我國(guó)鐵道部標(biāo)準(zhǔn)tb/t-2360-93和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb5599-85對(duì)舒適度等級(jí)的劃分。通過(guò)上述指標(biāo)范圍值使剛度得以有效控制。由于車(chē)輛在橋梁上時(shí)，二者處于一個(gè)耦合的同一系統(tǒng)中，相互之間會(huì)發(fā)生影響，因此，在控制連續(xù)梁橋的剛度時(shí)，需要同時(shí)滿(mǎn)足橋梁評(píng)價(jià)指標(biāo)和車(chē)輛評(píng)價(jià)指標(biāo)。橋梁評(píng)價(jià)指標(biāo)包括橫向撓跨比、橫向加速度和單側(cè)兩端的水平折角，而車(chē)輛評(píng)價(jià)指標(biāo)主要涉及安全性和舒適性?xún)蓚€(gè)方面，安全性上的指標(biāo)包括脫軌系數(shù)、輪重減載率、橫向水平力和傾覆系數(shù)，舒適性上的指標(biāo)包括橫向加速度和橫向sperling指標(biāo)。得到連續(xù)梁橋的橫向剛度限值后，就可以確定橋梁的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，包括確定橋面參數(shù)(橫坡、縱坡)、橋軸平面線(xiàn)型、梁體結(jié)構(gòu)、混凝土、墩臺(tái)基礎(chǔ)、墩身結(jié)構(gòu)等方面的設(shè)計(jì)參數(shù)使橋梁橫向剛度滿(mǎn)足上述方法得到的橫向剛度限值。作為其中的一種實(shí)施方式，橋梁評(píng)價(jià)指標(biāo)是在車(chē)輛橫向搖擺力、離心力、風(fēng)力和溫度的作用下的指標(biāo)，由于車(chē)輛橫向搖擺力、離心力、風(fēng)力和溫度對(duì)連續(xù)梁橋梁體的水平撓度影響較大，而梁體的水平撓度是剛度控制的一個(gè)重要體現(xiàn)，在評(píng)價(jià)橋梁結(jié)構(gòu)安全性時(shí)，需考慮這些與影響因素。作為其中一種優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟b具體包括下述步驟：b1、建立車(chē)-橋耦合動(dòng)力分析模型，包括車(chē)輛模型和連續(xù)梁橋模型；b2、通過(guò)調(diào)整連續(xù)梁橋模型的地基剛度獲得不同的橋墩墩頂?shù)臋M向線(xiàn)剛度，得到在不同的墩頂橫向線(xiàn)剛度下的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值；b3、調(diào)整車(chē)輛模型的行駛速度，取車(chē)輛行駛速度分別為250km/h、300km/h和350km/h，得到在不同速度下的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值。為了得到連續(xù)梁橋的橫向線(xiàn)剛度與車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)調(diào)整墩頂?shù)臋M向線(xiàn)剛度，得到在多個(gè)橫向線(xiàn)剛度下的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值，從而得到剛度與動(dòng)力響應(yīng)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系及影響規(guī)律，同時(shí)，針對(duì)橋梁在實(shí)際使用過(guò)程中，列車(chē)的速度在某一區(qū)間范圍了，為了保證在不同速度下列車(chē)的行駛安全，通過(guò)調(diào)整列車(chē)的行駛速度，得到在多個(gè)速度下的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值，從而得到速度與動(dòng)力響應(yīng)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系及影響規(guī)律，保證橋梁的橫向剛度在所有速度下均滿(mǎn)足使用要求。作為其中一種優(yōu)選的實(shí)施方式，用于評(píng)判連續(xù)梁橋的橫向剛度的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值包括車(chē)輛橫向振動(dòng)加速度、車(chē)輛橫向舒適度和橋梁橋面處兩端水平折角。車(chē)輛橫向振動(dòng)加速度和車(chē)輛橫向舒適度直接反映車(chē)輛運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性和舒適性，是橫向剛度控制的重要目標(biāo)指標(biāo)，通過(guò)車(chē)輛橫向振動(dòng)加速度和車(chē)輛橫向舒適度來(lái)評(píng)價(jià)橋梁剛度，對(duì)橋梁橫向剛度進(jìn)行限定，從而得到滿(mǎn)足車(chē)輛行駛的連續(xù)梁橋橫向剛度限值，橋梁橋面處兩端水平折角的大小則直接反映連續(xù)兩條在橫向方向的變形情況，與橋梁的橫向剛度直接相關(guān)，通過(guò)評(píng)價(jià)橋梁橋面處兩端水平折角的大小，使橋梁橫向剛度得到控制。作為其中一種優(yōu)選的實(shí)施方式，在得到連續(xù)梁橋橫向剛度的限值范圍后，實(shí)橋建成之前，采用車(chē)-線(xiàn)-橋耦合動(dòng)力仿真分析評(píng)判連續(xù)梁橋的橫向剛度，進(jìn)而確定連續(xù)梁橋的橫向剛度的可靠性，具體包括以下步驟：f1、建立車(chē)-線(xiàn)-橋耦合動(dòng)力仿真模型，包括車(chē)輛、軌道和橋梁，橋梁模型的橫向剛度滿(mǎn)足步驟d中的橫向剛度限值；f2、運(yùn)用車(chē)輛動(dòng)力學(xué)、軌道動(dòng)力學(xué)和橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的研究方法，將車(chē)輛、軌道和橋梁作為一個(gè)耦合動(dòng)力體系；f3、分別建立橋梁、軌道和車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)方程；f4、運(yùn)用數(shù)值仿真方法求解車(chē)線(xiàn)橋系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)，進(jìn)而評(píng)價(jià)行車(chē)安全性；f5、通過(guò)有限元分析模型分析，進(jìn)而確認(rèn)得到的橫向剛度滿(mǎn)足實(shí)際工況。目前，由于有限元方法的大力發(fā)展和成熟應(yīng)用，在高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的仿真模型中可根據(jù)得到的橫向剛度值確定橋梁墩身結(jié)構(gòu)和梁體形式，建立精確的橋梁有限元模型，同時(shí)建立軌道線(xiàn)路、列車(chē)模型，并將其作為一個(gè)耦合動(dòng)力體系，三者之間的相互作用計(jì)算分析仍基于普通橋上無(wú)縫線(xiàn)路的線(xiàn)橋墩一體化計(jì)算理論，采用有限單元法進(jìn)行數(shù)值求解。建立比較完善的高速鐵路四軸車(chē)輛模型，將車(chē)輛視為包含一個(gè)車(chē)體、兩個(gè)轉(zhuǎn)向架和四個(gè)輪對(duì)的多剛體系統(tǒng)，每個(gè)剛體均考慮橫向、垂向、側(cè)滾、搖頭、點(diǎn)頭自由度，共35個(gè)自由度，同時(shí)考慮了車(chē)輛懸掛系統(tǒng)的各種非線(xiàn)性因素；建立橋上軌道動(dòng)力學(xué)模型，鋼軌模擬成離散彈性點(diǎn)支承基礎(chǔ)上的無(wú)限長(zhǎng)euler梁，軌枕及離散后的道床視為剛性質(zhì)量塊；采用有限元法建立橋梁的動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)橋梁的特點(diǎn)分別采用桿單元、梁?jiǎn)卧?、板單元模型，基礎(chǔ)剛度采用彈簧單元模擬，二期恒載采用質(zhì)量單元模擬。采用新型的動(dòng)態(tài)輪軌關(guān)系，充分考慮輪軌彈性變形和輪軌瞬時(shí)脫離的情形。輪軌法向力計(jì)算采用hertz非線(xiàn)性彈性接觸理論，輪軌蠕滑力首先采用kalker線(xiàn)性蠕滑理論計(jì)算，再按沈氏理論進(jìn)行非線(xiàn)性修正。對(duì)于列車(chē)－線(xiàn)路－橋梁系統(tǒng)，由于輪軌接觸幾何、輪軌接觸力、懸掛系統(tǒng)的非線(xiàn)性特性，并且列車(chē)在橋梁上的位置隨時(shí)間變化而表現(xiàn)出的時(shí)變性，采用時(shí)域方法進(jìn)行求解。根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)，采用分離子系統(tǒng)法將整個(gè)系統(tǒng)分為車(chē)輛子系統(tǒng)、軌軌道子系統(tǒng)和橋梁子系統(tǒng)，分別建立其運(yùn)動(dòng)方程，各子系統(tǒng)間通過(guò)幾何關(guān)系和和相互作用力相聯(lián)系，采用顯式－隱式混合積分法求解系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)。以軌道不平順時(shí)域樣本作為系統(tǒng)的主要激勵(lì)，對(duì)不同車(chē)速、不同車(chē)型、不同橋墩剛度下的車(chē)線(xiàn)橋系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行時(shí)域仿真分析，得到列車(chē)、線(xiàn)路和橋梁子系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)值，探討各因素對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響規(guī)律，根據(jù)橋梁動(dòng)力評(píng)價(jià)指標(biāo)、列車(chē)的安全性指標(biāo)和平穩(wěn)性指標(biāo)對(duì)高墩合理橫向剛度進(jìn)行研究，為實(shí)際建造的橋梁滿(mǎn)足使用要求提供保證。作為其中一種實(shí)施方式，連續(xù)梁橋按設(shè)計(jì)參數(shù)建成后，采用驗(yàn)證方法對(duì)橋梁橫向剛度進(jìn)行驗(yàn)證，所述驗(yàn)證方法包括成橋靜動(dòng)載試驗(yàn)和行車(chē)測(cè)試，現(xiàn)有的一些橋梁建成后，隨著列車(chē)運(yùn)行時(shí)間的累積，橫向剛度問(wèn)題越來(lái)越突出，采取上述方式，通過(guò)成橋靜動(dòng)載試驗(yàn)和行車(chē)測(cè)試對(duì)橋梁驗(yàn)證，使橋梁在后期使用中不會(huì)發(fā)生列車(chē)過(guò)橋時(shí)橫向振幅超限的情況。本實(shí)施例中通過(guò)改變橋墩的橫向線(xiàn)剛度，得到在不同線(xiàn)剛度下對(duì)應(yīng)的車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值，由于橋梁的剛度最終直接影響到橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、列車(chē)行駛的安全性、列車(chē)行駛的穩(wěn)定性和乘客的舒適性，而這些安全性、穩(wěn)定性和舒適性最終可以通過(guò)車(chē)橋耦合動(dòng)力響應(yīng)值的指標(biāo)來(lái)進(jìn)行量化和控制，采取這種方式，將連續(xù)梁橋的剛度控制進(jìn)行轉(zhuǎn)換控制，從而使連續(xù)梁橋的剛度得到控制，保證橋梁在使用過(guò)程中的結(jié)構(gòu)安全性，及列車(chē)行駛時(shí)的安全性、穩(wěn)定性及舒適性要求。實(shí)施例2本實(shí)施例中，采取實(shí)施例1中的高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的橫向剛度控制方法，對(duì)跨度為(60+100+60)m，橋墩墩高為100m的連續(xù)梁橋進(jìn)行橫向剛度控制。為了分析連續(xù)梁橋的橫向剛度限值，根據(jù)車(chē)-橋耦合振動(dòng)理論，運(yùn)用橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析程序bdap，采用空間有限元方法分別建立了墩高為100m、主跨跨度為100的典型山區(qū)高墩橋梁全橋動(dòng)力分析模型，車(chē)輛模型采用德國(guó)ice3高速列車(chē)，通過(guò)調(diào)整模型的地基剛度來(lái)獲得不同的墩頂橫向線(xiàn)剛度工況，進(jìn)而分析不同橋墩橫向剛度對(duì)車(chē)橋動(dòng)力系統(tǒng)的影響，比較并繪制橫向線(xiàn)剛度與車(chē)橋動(dòng)力主要檢算結(jié)果的影響曲線(xiàn)，提出橫向剛度限值范圍。分析橋墩橫向墩頂線(xiàn)剛度對(duì)車(chē)橋系統(tǒng)各橫向響應(yīng)的影響，調(diào)整地基剛度以改變墩頂橫向線(xiàn)剛度，將連續(xù)梁橋計(jì)算模型分別在ice3車(chē)輛組行駛速度為250km/h、300km/h、350km/h三種速度下進(jìn)行車(chē)橋耦合計(jì)算。通過(guò)對(duì)比該橋在3種不同的墩頂線(xiàn)剛度工況下車(chē)橋系統(tǒng)各種響應(yīng)值，可以看出，橋梁的橫向響應(yīng)(包括跨中橫向位移和墩頂橫向位移)都比較小，而車(chē)輛響應(yīng)隨墩頂線(xiàn)剛度的變化更加明顯，所以將車(chē)輛橫向加速度及橫向舒適度指標(biāo)作為橋墩墩頂線(xiàn)剛度的控制指標(biāo)。如圖2和圖3繪制出了連續(xù)梁橋的車(chē)輛橫向振動(dòng)加速度以及橫向舒適度指標(biāo)受墩頂線(xiàn)剛度影響曲線(xiàn)。由圖2和圖3可以看出，對(duì)主跨為100m的(60+100+60)m連續(xù)梁，當(dāng)墩頂剛度限值取600kn/cm時(shí)，列車(chē)的橫向振動(dòng)加速度和橫向舒適度指標(biāo)均超過(guò)了規(guī)定限值，故橫向剛度取839kn/cm。根據(jù)《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)墩臺(tái)橫向水平線(xiàn)剛度的規(guī)定，在zk活載、橫向搖擺力、風(fēng)力和溫度的作用下，墩頂橫向水平位移引起的橋面處梁端水平折角應(yīng)不大于1.0‰弧度。為了驗(yàn)算連續(xù)梁在橫向剛度限值是否滿(mǎn)足規(guī)范要求，分別計(jì)算了行車(chē)速度(單位：km/h)/曲線(xiàn)半徑(單位：m)分別為350/7000、300/5000、250/3200三種情況下離心力，并選取了最大離心力與風(fēng)荷載、橫向搖擺力以及溫度作用荷載組合施加到有限元模型上。計(jì)算所得100m連續(xù)梁墩高為100m，墩頂橫向線(xiàn)剛度為839kn/cm時(shí)，梁端水平折角為0.863‰，小于1.0‰弧度，滿(mǎn)足規(guī)范要求。實(shí)施例3本實(shí)施例中，采取實(shí)施例1中的高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的橫向剛度控制方法，對(duì)跨度為(48+80+48)m，橋墩墩高分別為60m、80m和100m的連續(xù)梁橋進(jìn)行橫向剛度控制，得出該跨度的高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋的橫向剛度限值。為了得到連續(xù)梁橋的橫向剛度限值，根據(jù)車(chē)-橋耦合振動(dòng)理論，運(yùn)用橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析程序bdap，采用空間有限元方法建立跨度為(48+80+48)m，墩高分別為60m、80m和100m的典型山區(qū)高墩橋梁全橋動(dòng)力分析模型，車(chē)輛模型采用德國(guó)ice3高速列車(chē)，通過(guò)調(diào)整模型的地基剛度來(lái)獲得不同的墩頂橫向線(xiàn)剛度工況，進(jìn)而分析不同橋墩橫向剛度對(duì)車(chē)橋動(dòng)力系統(tǒng)的影響，比較并繪制橫向線(xiàn)剛度與車(chē)橋動(dòng)力主要檢算結(jié)果的影響曲線(xiàn)，提出橫向剛度限值范圍。分析橋墩橫向墩頂線(xiàn)剛度對(duì)車(chē)橋系統(tǒng)各橫向響應(yīng)的影響，調(diào)整地基剛度以改變墩頂橫向線(xiàn)剛度，將連續(xù)梁橋計(jì)算模型分別在ice3車(chē)輛組行駛速度為250km/h、300km/h、350km/h三種速度下進(jìn)行車(chē)橋耦合計(jì)算。通過(guò)對(duì)比該橋在3種不同的墩頂線(xiàn)剛度工況下車(chē)橋系統(tǒng)各種響應(yīng)值，可以看出，橋梁的橫向響應(yīng)(包括跨中橫向位移和墩頂橫向位移)都比較小，而車(chē)輛響應(yīng)隨墩頂線(xiàn)剛度的變化更加明顯，所以將車(chē)輛橫向加速度及橫向舒適度指標(biāo)作為橋墩墩頂線(xiàn)剛度的控制指標(biāo)。如圖4和圖5分別繪制出了跨度為(48+80+48)m，墩高為60m的連續(xù)梁橋的車(chē)輛橫向振動(dòng)加速度以及橫向舒適度指標(biāo)受墩頂線(xiàn)剛度影響曲線(xiàn)，從圖中可以看出，對(duì)跨度為(48+80+48)m，墩高為60m的連續(xù)梁，當(dāng)墩頂剛度為1411kn/cm時(shí)，列車(chē)的橫向振動(dòng)加速度和橫向舒適度指標(biāo)均超過(guò)了規(guī)定限值，故出于有利于列車(chē)行車(chē)安全的考慮，剛度限值取為1598kn/cm。如圖6和圖7分別繪制出了跨度為(48+80+48)m，墩高為80m的連續(xù)梁橋的車(chē)輛橫向振動(dòng)加速度以及橫向舒適度指標(biāo)受墩頂線(xiàn)剛度影響曲線(xiàn)，從圖中可以看出，對(duì)跨度為(48+80+48)m，墩高為80m的連續(xù)梁，當(dāng)墩頂剛度為766kn/cm時(shí)，列車(chē)的橫向振動(dòng)加速度和橫向舒適度指標(biāo)均超過(guò)了規(guī)定限值，所以考慮將此情況下墩頂剛度推薦限值取1203kn/cm。如圖8和圖9分別繪制出了跨度為(48+80+48)m，墩高為100m的連續(xù)梁橋的車(chē)輛橫向振動(dòng)加速度以及橫向舒適度指標(biāo)受墩頂線(xiàn)剛度影響曲線(xiàn)，從圖中可以看出，對(duì)跨度為(48+80+48)m，墩高為100m的連續(xù)梁，當(dāng)墩頂剛度限值取653kn/cm時(shí)，列車(chē)的橫向振動(dòng)加速度和橫向舒適度指標(biāo)均超過(guò)了規(guī)定限值，故墩頂剛度推薦限值取829kn/cm。根據(jù)《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)墩臺(tái)橫向水平線(xiàn)剛度的規(guī)定，在zk活載、橫向搖擺力、風(fēng)力和溫度的作用下，墩頂橫向水平位移引起的橋面處梁端水平折角應(yīng)不大于1.0‰弧度。為了驗(yàn)算連續(xù)梁在橫向剛度限值是否滿(mǎn)足規(guī)范要求，分別計(jì)算了行車(chē)速度(單位：km/h)/曲線(xiàn)半徑(單位：m)分別為350/7000、300/5000、250/3200三種情況下離心力，并選取了最大離心力與風(fēng)荷載、橫向搖擺力以及溫度作用荷載組合施加到有限元模型上。計(jì)算所得80m連續(xù)梁墩高為60m，墩頂橫向線(xiàn)剛度為1598kn/cm時(shí)，梁端水平折角為0.453‰；墩高為80m，墩頂橫向線(xiàn)剛度為1203kn/cm時(shí)，梁端水平折角為0.602‰；墩高為100m，墩頂橫向線(xiàn)剛度為829kn/cm時(shí)，梁端水平折角為0.873‰，均小于1.0‰弧度，滿(mǎn)足規(guī)范要求。實(shí)施例4高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋，其橫向剛度滿(mǎn)足采用實(shí)施例3中所述的橫向剛度控制方法得到的橫向剛度限值，該高墩大跨混凝土連續(xù)梁橋在不同的跨度和墩高條件下，其橫向剛度限值滿(mǎn)足下表：對(duì)連續(xù)梁橋的跨度和墩高在滿(mǎn)足上表所列的跨度及墩高范圍內(nèi)，其橫向剛度值滿(mǎn)足上述所列限值時(shí)，能保證車(chē)輛和橋梁的動(dòng)力響應(yīng)值在控制范圍內(nèi)，從而滿(mǎn)足橋梁使用的結(jié)構(gòu)安全性，并使列車(chē)安全、平穩(wěn)、舒適運(yùn)行。修建橋梁時(shí)，根據(jù)上表提供的剛度限值范圍，直接得到連續(xù)梁橋在建造過(guò)程中的橫向剛度的設(shè)計(jì)限值，使得橋梁建設(shè)單位在建造橋梁過(guò)程中，能直接參考使用該橋梁橫向剛度限值范圍，節(jié)省了大量人力物力財(cái)力，縮短了建設(shè)周期。進(jìn)一步地，當(dāng)橋梁跨度和橋墩高度在本實(shí)施例中表格所列值的附近值時(shí)，其橫向剛度限值參照表中限值執(zhí)行，使連續(xù)梁橋在各個(gè)跨度及墩高條件下均能得到對(duì)應(yīng)的橫向剛度限值，從而使橋梁不僅能滿(mǎn)足使用安全，使列車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中保證安全、平穩(wěn)、舒適，而且能最大程度地節(jié)省建設(shè)材料，從而降低建造橋梁的成本，使效益最大化。當(dāng)前第1頁(yè)12