龔俊虎

高速鐵路大跨度混凝土斜拉橋設計研究

龔俊虎1, 2

(1. 西南交通大學 牽引動力國家重點實驗室，四川 成都 610031；2. 中鐵磁浮交通投資建設有限公司，湖北 武漢 430060)

為研究混凝土斜拉橋在高速鐵路上的適應性，以主跨260 m高速鐵路雙塔混凝土斜拉橋為例，根據功能需要和場地條件進行橋梁結構設計，然后通過建立空間三維有限元模型，綜合采用最小彎曲能量法和影響矩陣法確定斜拉橋的合理成橋狀態(tài)。在合理成橋狀態(tài)下，斜拉索索力均勻，橋梁整體處于橋塔預偏、中跨預拱狀態(tài)。最后，分析混凝土加勁梁的豎向、橫向剛度以及橋塔變形，研究溫度作用和混凝土收縮徐變效應對行車安全性和舒適性的影響，并對混凝土加勁梁、橋塔以及斜拉索的強度進行驗算。分析結果表明，大跨度混凝土斜拉橋各受力構件的強度和剛度均滿足高速鐵路行車要求。

高速鐵路；斜拉橋；混凝土梁；結構設計；受力性能；合理成橋狀態(tài)；最小彎曲能量法；收縮徐變

混凝土斜拉橋將抗拉性能好的鋼絲索和抗壓性能好的混凝土有機地結合起來，充分發(fā)揮了2種材料的優(yōu)點，具有造價低、剛度大、抗風穩(wěn)定性好的特點[12]。混凝土斜拉橋已在國內外的公路橋梁中得到了廣泛的應用。在國外，1991年建成的挪威斯卡恩圣特橋(Skamsundet Bridge)主跨達530 m，為世界最大跨度混凝土斜拉橋。在國內，我國自20世紀80年代以來，陸續(xù)建成了一大批大跨度公路混凝土斜拉橋，2002年建成的荊沙長江公路大橋主跨達到500 m，為世界第2大跨度的混凝土斜拉橋[3]。但是，混凝土斜拉橋在國內外鐵路橋梁中的應用尚不多[4]。在國外，英國、日本、德國等國建有幾座跨度為55~150 m的鐵路混凝土斜拉橋，最大跨度的鐵路混凝土斜拉橋為主跨330 m的巴拉那河公鐵兩用橋。在國內，1981年建成的廣西來賓紅水河鐵路橋主跨96 m，為我國第一座鐵路混凝土斜拉橋。邵長宇等[56]對主跨240~360 m的高速鐵路混凝土斜拉橋進行了初步研究，但是這些方案未能實施。2014年，滬昆高鐵的聯絡線上建成了主跨112 m的混凝土斜拉橋[7]。近年來，隨著高強混凝土技術的發(fā)展、車橋耦合動力仿真分析技術的提高、大跨度鐵路斜拉橋的技術以及預制節(jié)段拼裝技術的進步，大跨度鐵路混凝土斜拉橋因其良好的經濟技術性能被提出并實施，如在建的樂清港鐵路支線甌江特大橋即為主跨300 m的鐵路混凝土斜拉橋，而主跨300 m左右的鋼混疊合梁斜拉橋也開始應用于高速鐵路中[8]，鋼桁梁鐵路斜拉橋技術日臻成熟[911]，但是混凝土斜拉橋在高速鐵路正線橋梁中尚無應用實例。本文以廣汕高鐵增江特大橋為例，開展高速鐵路大跨度混凝土斜拉橋設計研究，以期實現混凝土斜拉橋在高速鐵路正線上的應用突破。

1 工程概況

廣汕高鐵增江特大橋在增城市石灘鎮(zhèn)葵湖村與塘頭村之間跨越增江，橋址處江面寬約700 m，主河槽寬約240 m，水深約10 m，鐵路線路法線方向與水流方向夾角為約45°。受站場高程、航道等條件限制，主橋采用(48+84+260+84+48) m混凝土斜拉橋，立面布置圖見圖1。線路標準為雙線客運專線，線間距5.0 m，設計最高行車速度250 km/h，有砟軌道，主橋平面位于為直線上。

圖1 廣汕高鐵增江特大橋主橋立面布置

2 高速鐵路大跨度混凝土斜拉橋結構設計

2.1 結構總體設計與結構體系

(48+84+260+84+48) m雙塔雙索面混凝土斜拉橋加勁梁全長526 m，斜拉索關于索塔對稱布置，全橋共60對斜拉索，其中，邊跨斜拉索自索塔向梁端依次編號為S1~S15，中跨斜拉索自索塔向跨中依次編號為M1~M15。梁上最內側索距離塔中心12 m，其余索的縱向間距為8 m，橋塔上拉索的豎向間距為2 m，最外側索的水平夾角為30°，橋面以上塔高為73 m，結構總體設計立面布置見圖2。橋塔采用液壓爬模法施工，加勁梁采用掛籃懸臂澆筑法施工，每個混凝土梁節(jié)段長8 m，全橋共69個節(jié)段。

橋梁結構體系采用半漂浮體系，混凝土加勁梁在橋塔處采用縱向滑動支座，縱橋向采用黏滯阻尼器與主塔下橫梁連接，橫橋向采用橫向抗風支座限位，加勁梁在邊墩和輔助墩處采用豎向和橫向限位支座，可縱向滑動。

2.2 混凝土加勁梁

斜拉橋加勁梁采用單箱三室等高度混凝土箱梁，采用C60高性能混凝土，箱梁除了在連接墩、輔助墩、橋塔處設橫隔板外，在斜拉索錨固處設置厚度35 cm的橫隔板。加勁梁全寬16.0 m，中心處梁高3.5 m；擋砟墻內側寬9.4 m，斜拉索橫向間距為13.3 m?；炷良觿帕簷M截面構造見圖3。

圖2 主跨260 m混凝土斜拉橋結構總體布置

圖3 混凝土加勁梁橫截面

為了適當增加邊跨梁體的重量，加勁梁邊跨的頂底板和腹板的厚度由邊跨向中跨逐漸減小，箱梁中間室的頂、底板厚由邊跨的0.70 m漸變至中跨跨中的0.35 m，箱梁兩邊室的頂、底板厚由邊跨的0.60 m漸變至中跨的0.35 m，箱梁的腹板厚由邊跨0.60 m漸變至中跨的0.45 m。

縱向預應力筋布置：混凝土加勁梁頂、底板設縱向預應力鋼索，采用規(guī)格為19-15.2 mm，27-15.2 mm的鋼絞線。另設45-15.2 mm鋼絞線的體外索。

橫向預應力筋布置：在斜拉索吊點位置設置規(guī)格為5-15.2 mm，17-15.2 mm低松弛預應力鋼絞線，單端交錯張拉。

2.3 索塔及橋墩

采用花瓶形索塔，塔總高99 m，梁面以上塔高73 m，其中下塔柱高17.3 m，中塔柱高44.7 m，上塔柱高37 m，均采用矩形空心截面，上塔柱中心橫橋向間距13.3 m。塔柱縱橋向寬由塔頂的6 m漸變至塔底的8 m，上塔柱和中塔柱截面橫橋向寬4.5 m，下塔柱橫橋向寬由4.5 m增加至6 m，索塔正面、側面布置見圖4。塔柱采用單箱單室混凝土截面，采用C50混凝土，順橋向的壁厚為1.0 m，橫橋向的壁厚為1.5 m。

索塔設上下2道橫梁，上橫梁采用單箱單室鋼筋混凝土截面，高×寬為3.0 m×4.5 m，壁厚0.5 m。下橫梁采用單箱單室預應力混凝土截面，高×寬為0.45 m×0.55 m，頂底板厚0.8 m，兩側腹板厚1.0 m。下橫梁對應支座處局部加高1.0 m，中間留3.5 m×2.0 m的空間用于檢查小車的通過。下橫梁布置預應力鋼索，規(guī)格為19-15.2 mm鋼絞線。

S1～S9，M1～M9斜拉索在上塔柱上采用預應力混凝土齒塊錨固，S10～S15，M10～M15斜拉索在上塔柱上采用鋼錨箱錨固，拉索編號詳見圖2。

連接墩及輔助墩采用矩形截面實體墩；在輔助墩墩頂中間留3.5 m×2.0 m的空間用于檢查小車的通過。

2.4 斜拉索

斜拉索采用公稱直徑7 mm的Ⅱ級松弛鍍鋅平行鋼絲，抗拉標準強度1 960 MPa，成品拉索彈性模量=2.0×105MPa，技術指標符合《斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術條件》(GB/T18365—2018)的要求。全橋共設60對斜拉索，按雙索面扇形布置，其中PES(C)7-199型斜拉索20對、PES(C)7-253型斜拉索16對、PES(C)7-301型斜拉索24對，配套使用冷鑄鐓頭錨，最大斜拉索長為141.80 m。

圖4 索塔正面、側面布置

3 高速鐵路大跨度混凝土斜拉橋結構計算分析

3.1 有限元計算分析模型

采用MIDAS Civil建立空間有限元模型，加勁梁、橋塔、橋墩采用空間梁單元模擬，斜拉索采用空間索單元模擬，索與梁及索與塔之間采用剛性連接，考慮了斜拉索幾何非線性的影響，按恩斯特公式計算斜拉索的換算彈性模量，采用彈簧剛度矩陣模擬樁基的樁土相互作用。有限元分析模型見圖5。

3.2 確定斜拉橋合理成橋狀態(tài)

斜拉橋是一種高次超靜定結構，當它的結構體系確定之后，可以通過調整斜拉索索力使得斜拉橋的內力與線形達到最合理的狀態(tài)，確定斜拉橋合理成橋狀態(tài)的關鍵是優(yōu)化斜拉橋的成橋索力[1214]。斜拉橋成橋索力優(yōu)化方法主要有指定結構狀態(tài)優(yōu)化法、最小彎曲能量(彎矩)法、數學優(yōu)化法、影響矩陣法、分步優(yōu)化法等[1516]。

圖5 有限元分析模型

圖6 斜拉橋成橋狀態(tài)索力

本橋的合理成橋狀態(tài)綜合采用最小彎曲能量法和影響矩陣法確定，具體的計算分析步驟為： 1)用最小彎曲能量法初定成橋狀態(tài)；2) 用影響矩陣法進行索力優(yōu)化；3) 考慮幾何非線性、收縮徐變等的影響微調索力。確定本橋合理成橋狀態(tài)時的調整目標為：1) 索力分布較均勻，橋塔承受較小的不平衡彎矩，加勁梁彎矩呈鋸齒狀[17]；2) 加勁梁變形為光滑的凸曲線或凹曲線，并且曲線斜率變化平緩[12]；3) 成橋狀態(tài)下橋塔頂向邊跨側有一定的預偏。采用上述方法優(yōu)化后的斜拉橋成橋索力見圖6，其中，邊跨范圍S15斜拉索索力最大，為6 129 kN，中跨范圍M15斜拉索索力最大，為6 346 kN。

成橋狀態(tài)加勁梁處于全截面受壓狀態(tài)，上緣最大壓應力為12.5 MPa，最小壓應力為1.8 MPa；下緣最大壓應力為11.4 MPa，最小壓應力為1.7 MPa。成橋狀態(tài)加勁梁正應力分布見圖7。

圖7 成橋狀態(tài)加勁梁應力

成橋狀態(tài)加勁梁豎向變形呈現勻順的波浪形曲線，第1跨(48 m跨)上拱6 mm，第2跨(84 m跨)下撓14.9 mm，主跨(260 m跨)上拱70.7 mm，加勁梁豎向位移圖見圖8。成橋狀態(tài)下，主塔向邊跨側縱向位移33.7 mm(見圖9)，為活載作用預留了一定的預偏量。

圖8 成橋狀態(tài)加勁梁豎向位移

3.3 斜拉橋剛度分析研究

3.3.1 加勁梁豎向剛度分析

混凝土加勁梁在活載及溫度作用下主跨跨中變形分析結果見表1。在列車豎向靜活載作用下,混凝土加勁梁主跨跨中最大豎向撓度為?213.9 mm，撓跨比1/1 216<1/1 000，梁端最大轉角0.54‰< 1.0‰。在ZK靜活載與溫度變化的組合作用下，混凝土加勁梁主跨跨中最大豎向撓度為?241.9 mm，撓跨比為1/1 075<1/1 000，梁端最大轉角0.93‰< 1.0‰。因此混凝土加勁梁在活載及溫度變形組合作用下的撓度及梁端轉角滿足規(guī)范要求。

近年來的理論研究及橋梁健康監(jiān)測結果表明，混凝土斜拉橋的收縮徐變變形一般在成橋后3 a內完成55%~65%，在成橋后10 a收縮徐變變形基本趨于穩(wěn)定[1819]。本橋在鋪軌3 a和10 a后加勁梁豎向變形計算結果見圖10，從圖中可以看出，鋪軌3 a后和10 a后混凝土收縮徐變引起的中跨跨中豎向位移分別為44.1 mm和78.2 mm。對于大跨度斜拉橋可按/5 000控制收縮徐變變形，因此本橋的收縮徐變下撓值不宜大于52 mm，鋪軌3 a后中跨收縮徐變下撓44.1 mm<52 mm，在之后的運營期間中跨收縮徐變下撓值將超過52 mm。在實際建設和運營中，一方面可在通車后進行加勁梁豎向變形監(jiān)測，并在鋪軌3 a后進行一次索力和線形調整，恢復初始鋪軌時的橋面線形；另一方面可在施工階段設置一定預拱度(預拱約20 mm)來減小收縮徐變的影響。

圖9 成橋狀態(tài)橋塔塔頂縱向位移

表1 混凝土加勁梁在活載及溫度作用下主跨跨中變形

為了研究混凝土收縮徐變變形對高速列車過橋時的影響，將溫度作用及收縮徐變(鋪軌后10 a)效應引起的加勁梁豎向變形作為初始不平順疊加至軌面不平順譜中進行了車橋耦合動力仿真分析。分析結果表明，時速250 km高速旅客列車過橋時，斯佩林舒適度指標達到“良”以上，脫軌系數及輪重減載率均滿足規(guī)范要求。因此，即使混凝土收縮徐變使中跨下撓78.2 mm，列車過橋的安全性和舒適性仍然是有保障的。

圖10 鋪軌后加勁梁豎向收縮徐變變形

3.3.2 加勁梁橫向剛度分析

在列車橫向搖擺力、橫向風力及溫度組合作用下，混凝土加勁梁主跨跨中最大水平位移為3.4 mm，撓跨比為1/72 222＜/4 000，滿足規(guī)范要求。

3.3.3 橋塔變形分析

在雙線ZK活載作用下，塔頂最大縱向位移為86.4 mm(向跨中)，扣減成橋狀態(tài)下塔頂向邊跨側的預偏量33.7 mm，塔頂在活載作用下的實際最大縱向位移為52.7 mm(向跨中)，塔頂縱向位移在合理范圍內。

3.4 斜拉橋強度驗算

3.4.1 混凝土加勁梁強度驗算

加勁梁采用C60高性能混凝土。主力工況下，加勁梁處于全截面受壓狀態(tài)，最大壓應力15.7 MPa＜20 MPa，最小壓應力1.1 MPa；主力+附加力工況下，加勁梁仍處于全截面受壓狀態(tài)，最大壓應力17.3 MPa＜26 MPa，最小壓應力0.8 MPa。混凝土加勁梁強度滿足規(guī)范要求。

3.4.2 斜拉索強度及疲勞性能驗算

斜拉索采用抗拉標準強度1 960 MPa的平行鋼絲索。主力工況下，斜拉索最大拉應力為645 MPa，拉索最小安全系數3.04；主力+附加力工況下，斜拉索最大拉應力為651 MPa，拉索最小安全系數3.01。因此，斜拉索安全系數均大于2.5，滿足規(guī)范要求。列車活載作用下斜拉索最大應力幅為112.6 MPa(出現在邊跨斜拉索S11上，見圖11)＜200 MPa，斜拉索疲勞應力幅滿足規(guī)范要求。

3.4.3 橋塔強度驗算

橋塔采用C50混凝土。主力工況下，橋塔處于全截面受壓狀態(tài)，最大壓應力14.2 MPa＜16.8 MPa；主力+附加力作用下，橋塔仍處于全截面受壓狀態(tài)，最大壓應力17.8 MPa＜21.8 MPa。混凝土橋塔的強度滿足規(guī)范要求。

圖11 斜拉索最大應力幅

4 結論

1) 時速250 km高速鐵路混凝土斜拉橋主跨260 m，邊跨設1個輔助墩后跨徑組成為(48+84) m，采用雙塔雙索面結構形式、半漂浮結構體系，橋塔為花瓶型，橋面以上塔高73 m，加勁梁采用單箱三室箱形截面，梁高3.5 m，寬16 m，標準梁段斜拉索間距為8 m。

2) 混凝土斜拉橋受到的活載與恒載之比為0.163，邊跨與中跨之比為0.507，橋面以上塔高與中跨之比為0.28，拉索最小傾角為30°，梁高與跨徑之比為0.013，梁寬與梁高之比為4.57，上述參數與公路斜拉橋的參數取值存在較大區(qū)別，體現了鐵路混凝土斜拉橋剛度大、承載能力強的特點。

3) 通過建立空間三維有限元模型，綜合采用最小彎曲能量法和影響矩陣法確定斜拉橋的合理成橋狀態(tài)，在合理成橋狀態(tài)下鐵路混凝土斜拉橋處于“梁預拱塔預偏”狀態(tài)，斜拉索索力均勻，橋塔塔頂向邊跨側預偏33.7 mm，中跨上拱70.7 mm，混凝土加勁梁處于全截面受壓狀態(tài)，最小壓應力 1.7 MPa。

4) 在確定合理成橋狀態(tài)的基礎上，分析混凝土加勁梁的豎向、橫向剛度以及橋塔變形，研究溫度作用和混凝土收縮徐變效應對行車安全性和舒適性的影響，并對混凝土加勁梁、橋塔以及斜拉索的強度進行驗算，并分析斜拉索的疲勞性能。分析結果表明，本橋各受力構件的強度和剛度均滿足高速行車要求。

[1] TANG Manchung, 陳守容. 混凝土斜拉橋[J]. 世界橋梁, 1989(1): 52?63. TANG Manchung, CHEN Shourong. Concrete cable-stayed bridge[J]. World Bridge, 1989(1): 52?63.

[2] 何智. 混凝土斜拉橋索力優(yōu)化研究[D].成都: 西南交通大學, 2011: 6?7. HE Zhi. Research on cable force optimization of concrete cable-stayed bridge[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2011: 6?7.

[3] 姚康寧. 大跨度混凝土斜拉橋運營階段混凝土收縮徐變影響研究[D]. 長沙: 長沙理工大學, 2006: 1?4. YAO Kangning. Study on the effect of concrete shrinkage and creep in operation stage of long-span concrete cable-stayed bridge[D]. Changsha: Changsha University of Science and Technology, 2006: 1?4.

[4] 王新忠, 周水興, 李峰輝. 混凝土斜拉橋發(fā)展與展望[J]. 中國市政工程, 2006(2): 22?24, 91. WANG Xinzhong, ZHOU Shuixing, LI Fenghui. Development and prospect of concrete cable-stayed bridges[J]. China Municipal Engineering, 2006(2): 22? 24, 91.

[5] 邵長宇. 新世紀中國鐵路斜拉橋發(fā)展展望[C]// 中國土木工程學會橋梁及結構工程學會年會. 南京, 2000: 54?60.SHAO Changyu. Prospects for the development of China railway cable-stayed bridge in the new century[C]// Annual Meeting of the Society of Bridges and Structural Engineering of China Civil Engineering Society. Nanjing, 2000: 54?60.

[6] 高芒芒, 潘家英, 程慶國. 高速鐵路預應力混凝土斜拉橋動力特性研究[C]// 中國土木工程學會橋梁及結構工程學會第十三屆年會論文集(上冊). 上海, 1998: 41? 48. GAO Mangmang, PAN Jiaying, CHENG Qingguo. Study on dynamic characteristics of high-speed railway prestressed concrete cable-stayed bridge[C]// Proceedings of the 13th Annual Meeting of the Society of Bridges and Structural Engineering of China Civil Engineering Society (Volume 1). Shanghai, 1998: 41?48.

[7] 閆斌, 戴競堯. 高速列車與跨線斜拉橋耦合氣動效應研究[J]. 鐵道科學與工程學報, 2013, 10(5): 18?22. YAN Bin, DAI Jingyao. Aerodynamic effect of high-speed train on overpass cable-stayed bridge[J]. Journal of Railway Science and Engineering, 2013, 10(5): 18?22.

[8] 王德志, 楊恒, 曾甲華, 等. 福州至廈門高速鐵路橋梁總體設計[J]. 鐵道標準設計, 2019, 63(8): 67?73. WANG Dezhi, YANG Heng, ZENG Jiahua, et al. General design of Fuzhou-Xiamen high-speed railway bridges[J]. Railway Standard Design, 2019, 63(8): 67?73.

[9] GUO H, LIU X, ZHAO X. Parametric study on Hutong highway and railway bridge[C]// 19th IABSE Congress. Stockholm, 2016: 1?8.

[10] HE X, WU T, ZOU Y, et al. Recent developments of high-speed railway bridges in China[J]. Structure and Infrastructure Engineering, 2017,13(12): 1?12.

[11] HE X, QIN H, LIU W, et al. Design, analysis and construction of a steel truss cable-stayed bridge for high-speed railway in China[J]. Structural Engineering International, 2016, 26(4): 381?388.

[12] 蘇劍南. 廈漳跨海大橋北汊主橋合理成橋狀態(tài)研究[J].橋梁建設, 2013, 43(4): 44?48. SU Jiannan. Study of rational completed bridge state of north main bridge of Xiazhang sea-crossing bridge[J]. Bridge Construction, 2013, 43(4): 44?48.

[13] 武利軍. 基于Midas的斜拉橋索力優(yōu)化方法與工程實例[J]. 公路與汽運, 2012(5): 163?166. WU Lijun. Cable force optimization method and engineering example of cable-stayed bridge based on Midas[J]. Highways ＆ Automotive Applications, 2012(5): 163?166.

[14] 李熠. PC斜拉橋合理成橋狀態(tài)研究[D]. 長沙: 長沙理工大學, 2009. LI Yi. Research on reasonable finished state of PC cable-stayed bridges[D]. Changsha: Changsha University of Science and Technology, 2009.

[15] 戴杰, 秦鳳江, 狄謹, 等. 斜拉橋成橋索力優(yōu)化方法研究綜述[J]. 中國公路學報, 2019, 32(5): 17?37. DAI Jie, QIN Fengjiang, DI Jin et al. Review on cable force optimization methods for cable-stayed bridge in completed bridge state[J]. China Journal of Highway and Transport, 2019, 32(5): 17?37.

[16] 田源, 楊海霞. 斜拉橋成橋索力優(yōu)化理論及方法的最新進展[J]. 三峽大學學報(自然科學版), 2013, 35(2): 47?52. TIAN Yuan, YANG Haixia. Recent developments of optimization theory and methods for bridge-completing cable force of cable stayed bridge[J]. Journal of China Three Gorges University (Natural Sciences), 2013, 35(2): 47?52.

[17] 顏東煌, 李學文, 劉光棟, 等. 混凝土斜拉橋合理成橋狀態(tài)確定的分步算法[J]. 中國公路學報, 2003(1): 44?47. YAN Donghuang, LI Xuewen, LIU Guangdong, et al. Step-by-step arithmetic for the reasonable finished dead state of the concrete cable-stayed bridges[J]. China Journal of Highway and Transport, 2003(1): 44?47.

[18] 藺彥堃. 混凝土時變效應對斜拉橋變形的影響分析[J].青海交通科技, 2017(4): 86?88. LIN Yankun. Influence of time-dependent effect of concrete on deformation of cable-stayed bridge[J]. Qinghai Transportation Science & Technology, 2017(4): 86?88.

[19] 于景飛, 吳炎奎, 蘇醒. 大跨徑混凝土斜拉橋線形優(yōu)化預測研究[J]. 鐵道科學與工程學報, 2018, 15(1): 133? 140. YU Jingfei, WU Yankui, SU Xing. Study on prediction of line optimization of large-span concrete cable-stayed bridges[J]. Journal of Railway Science and Engineering, 2018, 15(1): 133?140.

Design and research of long-span concrete cable-stayed bridge for high-speed railway

GONG Junhu1, 2

(1. State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China;2. China Railway Maglev Tansportaion Investment and Construction Co. Ltd, Wuhan 430060, China)

The concrete cable-stayed bridge has the characteristics of low cost, high rigidity and good wind resistance stability. It has been widely used in highway bridges, but it is rarely used in railway bridges, especially in high-speed railway trunk bridges. Therefore, it is necessary to carry out in-depth research on the adaptability of concrete cable-stayed bridges on high-speed railways. Taking the double-tower concrete cable-stayed bridge with a main span of 260m for high-speed railway as an example, the bridge structure design was carried out according to the functional needs and site conditions. Then, by establishing the spatial three-dimensional finite element model, the reasonable finished dead state of the cable-stayed bridge was determined by the minimum bending energy method and the influence matrix method. In which state, the cable tensions were uniform, and the bridge was in the pylon pre-bias state and the mid-span pre-arch state as a whole. Finally, the vertical and lateral stiffness of the concrete stiffening beam and the deformation of the pylon were analyzed, and the effects of temperature and concrete shrinkage and creep on the safety and comfort of the vehicle were studied. The strength of concrete stiffening beams, pylons and stay cables was also checked. The analysis results show that the strength and stiffness

high-speed railway; cable-stayed bridge; concrete beam; structural design; force performance; reasonable finished dead state; minimum bending energy method; shrinkage and creep of the members of the long-span concrete cable-stayed bridge meet the requirements of high-speed railway driving.

10.19713/j.cnki.43?1423/u.T20190971

U448.13；U448.27；U24

A

1672 ? 7029(2020)07 ? 1611 ? 09

2019?11?04

浙江省交通運輸廳科研計劃資助項目(2017002)

龔俊虎(1983?)，男，湖北天門人，高級工程師，博士研究生，從事大跨度橋梁及磁浮交通橋梁設計與研究；E?mail：598559852@qq.com

(編輯 陽麗霞)