吳清明, 丁明鋼, 杜 娟, 劉 彪

(1. 中交通力股份有限公司, 四川成都 610000; 2. 四川省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司,四川成都 610000; 3. 四川省交通勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司, 四川成都 610000)

1 高速管道交通

高速管道交通是未來發(fā)展的交通工具,采用低壓真空管道,減小空氣阻力實(shí)現(xiàn)高速,高達(dá)1 000 km/h的速度,可以替代航空交通。

2 張力索桁—拱組合橋

2.1 張力索—拱桁結(jié)構(gòu)

“張力索桁”是穩(wěn)定結(jié)構(gòu),適合與梁或桁架作組合應(yīng)用。采用張力索與拱肋桁架組合,具有“似拱非拱”特性,承受懸吊橋面系,使鋼結(jié)構(gòu)加工簡便、經(jīng)濟(jì)合理。具有剛度大、穩(wěn)定性好、自重輕、跨度大特點(diǎn),張力拉索材料強(qiáng)度高、拉力大、自重輕、便于加強(qiáng),主要承受全橋重量(圖1)。

2.2 張力索桁—拱組合橋的應(yīng)用

“張力索桁”與拱肋桁架都是穩(wěn)定彈性結(jié)構(gòu),可共同組合形成“張力索桁—拱組合橋”。將吊橋橋面加勁桁架部份材料,用作拱肋桁架,既具有拱的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定作用,又便于形成和加強(qiáng)“張力索桁”,減輕拱肋桁架自重,再懸吊橋面系。主要是加強(qiáng)拱的抗彎剛度和穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)索、拱共同承重和變形協(xié)調(diào)。彎矩的作功原理是力乘力臂,梁高、拱矢高、懸索垂度、斜拉索塔高都起力臂作用,唯梁高度起的作用小。在集中活荷載作用時(shí),曲線拱肋桁架比平直桁架梁的抗彎剛度強(qiáng)大。拱肋桁架是壓彎受力,不容易變形。矢高與拱推力相乘,形成巨大抗彎平衡力矩。而平直桁架梁是純彎曲受力,抗彎剛度小、容易變形,大跨度鐵路鋼桁架橋都用鋼拱肋加強(qiáng)抗彎剛度(圖2)。

圖2 張力索桁—拱組合橋(半橋)

“張力索桁—拱組合橋”是拉索和拱共同承受荷載,因?yàn)槔魇鞘褂谩懊x彈性模量”,已經(jīng)“應(yīng)力剛化”,即作預(yù)應(yīng)力張拉,結(jié)構(gòu)承受荷載的拉索強(qiáng)度高,故主要是拉索承重和保證安全。而不是拱肋桁架受壓作主要承重,與一般拱橋概念不同。拉索剛度強(qiáng)大,對(duì)拱肋桁架起到承重和穩(wěn)定作用,比單獨(dú)拱肋桁架承重更合理、安全,顯出組合結(jié)構(gòu)優(yōu)越性。橋面系懸吊在拱肋桁架上,具有重力平衡剛度和加勁穩(wěn)定作用,索桁與拱肋桁架共同協(xié)調(diào)變形。

采用大、小2種分離三角形網(wǎng)狀吊桿懸吊橋面系,使橋面軸向受壓,加強(qiáng)橋面系剛度和穩(wěn)定。拱肋桁架作組合使用的矢跨比變化靈活,大和特大跨徑可以是較小矢跨比(1/10～1/12)坦拱,拱肋桁架僅起輔助承重作用,是發(fā)展變化的新型結(jié)構(gòu),顯出拱橋強(qiáng)壯和曲線美感,是為大和特大跨徑拱橋研究而提出,一般是作單跨形式使用。因?yàn)樵O(shè)有錨碇,可靈活作連續(xù)多跨使用,使錨碇設(shè)置適應(yīng)地形條件,利于廣泛應(yīng)用。

2.3 張力索桁塔架

單純大和特大跨徑拱橋應(yīng)用很困難,采用“張力索桁—拱組合橋”可實(shí)現(xiàn)。塔架特性相同于吊橋,施工方法相同。鋼筋混凝土箱形塔柱使用鋼桁架滑升立模澆筑施工方便,比較經(jīng)濟(jì)合理。但塔架高度不宜過高,限制了跨徑發(fā)展,宜采用坦拱相配合。

3 拱肋桁架特性

3.1 桁架材料

拱肋桁架宜輕而強(qiáng),關(guān)鍵是保持結(jié)構(gòu)局部和整體穩(wěn)定。鋼材強(qiáng)度高,是理想結(jié)構(gòu)材料。但鋼材強(qiáng)度受結(jié)構(gòu)剛度和穩(wěn)定影響,強(qiáng)度潛力無法充分發(fā)揮,結(jié)構(gòu)選型很重要。桁架桿件主要是承受拉、壓力,結(jié)構(gòu)宜剛度大和自重輕。鋼管截面特性各向相同,但受壓有穩(wěn)定和局部皺損失圓問題,影響材料強(qiáng)度發(fā)揮,不便作加勁加強(qiáng),可選擇適當(dāng)管徑和加大管壁厚度解決。拱肋桁架宜輕,只起有限承壓作用,主要是抗彎和保持穩(wěn)定,不同跨徑宜作管徑比選。

3.2 桁架形式

鋼管拱肋桁架橫斷面采用三角形式梯形,上弦桿平行凈距30 cm,保持三角形穩(wěn)定形式,方便2片桁架作平面加工,以便立起作梯形成型加工連接,方便張力拉索和橋面吊桿安裝連接。“張力索桁”特性是兩端剛度大,跨中段索桁高度和剛度小的變形較大。拱肋桁架起到一定拱承壓作用,主要是起抗彎和穩(wěn)定作用,取高H=6 m、寬B=4 m較合理,腹桿為三角形(圖3)。

圖3 桁架形式

鋼管拱肋桁架被張力拉索扣吊獲得縱、橫向穩(wěn)定,又有兩端斜拉索抗扭保持橫向穩(wěn)定,兩拱肋桁架之間加設(shè)平行鋼管橫撐桁架保持穩(wěn)定。橫撐桁架橫斷面為三角形,縱向間距為40 m,弦桿鋼管φ400×10 mm,腹桿鋼管φ245×8 mm。橫撐桁架腹桿為三角形。

3.3 桁架節(jié)點(diǎn)

鋼管拱肋桁架采用分節(jié)段吊裝架設(shè),采用縱向夾板螺栓定位、連接和焊接,應(yīng)減少空中接頭。拱肋桁架吊裝架設(shè)與橫撐鋼管桁架相配合,使鋼管拱肋桁架逐步定位成型,施工更方便安全。桁架節(jié)點(diǎn)傳力復(fù)雜,承受張力拉索和吊桿集中力。在節(jié)點(diǎn)局部長度內(nèi),鋼管需要焊接橫隔鋼板,灌注C50混凝土形成鋼管混凝土承壓。拱肋桁架腹桿在節(jié)點(diǎn)作相貫焊接,設(shè)加勁肋板加強(qiáng)連接。

3.4 桁架防護(hù)

鋼管拱肋桁架防護(hù)工作量大,為減少鋼管養(yǎng)護(hù)麻煩,桁架鋼管宜采用耐候鋼制造,僅作顏色涂裝處理。

3.5 拱肋桁架邊界

拱肋桁架的邊界是在橋面加載后,采用無鉸拱固結(jié)或雙鉸拱支承。

4 張力索桁—拱組合高速管道橋

4.1 高速管道橋面系

“張力索桁—拱組合橋”“張力索桁—拱組合公、鐵橋”都是新結(jié)構(gòu),亦可形成“張力索桁—拱組合高速管道橋”。公路、鐵路橋采用懸吊橋面系,而高速管道橋也采用懸吊橋面系。高速管道橋面系采用熱軋H型鋼作縱、橫梁格構(gòu)焊接骨架,H型鋼加勁和加工簡單,施工方便,加強(qiáng)橋面系剛度和穩(wěn)定。橋面系格構(gòu)縱梁與管道相組合,形成型鋼組合高速管道,使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度大為加強(qiáng)。

4.2 型鋼組合高速管道特性

縱梁間距與磁懸浮軌道相對(duì)應(yīng),便于縱梁、管道和磁懸浮軌道相互組合連接和加強(qiáng),直接承受車輛活荷載。在管道之間按50 cm間距加設(shè)橫撐方鋼管形成啞鈴型,以加強(qiáng)橋面系橫向剛度和穩(wěn)定。

4.3 抗風(fēng)穩(wěn)定

因?yàn)榭鐝酱蠛吞卮?橋面系抗風(fēng)穩(wěn)定問題突出。橋面系鋼格構(gòu)縱梁與高速管道相組合,管道之間預(yù)留1 m間距空間作透風(fēng)槽,消除橋面系上、下風(fēng)壓力差,保持橋面系穩(wěn)定。管道之間透風(fēng)槽加設(shè)間距50 cm的方鋼管作連接,加鋪鋼筋網(wǎng)作維修人行步道,加大管道橫向抗風(fēng)穩(wěn)定剛度。采用建筑輕型鋼裝修合金板,在橋面系管道兩側(cè)加設(shè)風(fēng)嘴整流,將型鋼組合管道底面封閉。橫、豎向風(fēng)力作用,可簡化為橫、豎等代集中風(fēng)力,加在橋面系管道風(fēng)嘴支撐節(jié)點(diǎn)作簡化計(jì)算。拱肋桁架鋼管受風(fēng)作用較小,在橫撐桁架節(jié)點(diǎn)加等代集中風(fēng)力作簡化計(jì)算。

4.4 抗地震

自重主要是由張力索桁拉索承受,受地震影響小,地震對(duì)塔架影響大。

5 結(jié)構(gòu)計(jì)算

5.1 計(jì)算機(jī)

因?yàn)槭窍冗M(jìn)穩(wěn)定、復(fù)雜結(jié)構(gòu),采用實(shí)用工程數(shù)值模擬“仿真”建模,使用工作站計(jì)算機(jī)作大數(shù)據(jù)計(jì)算方便。

5.2 算力設(shè)備

結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬“仿真”建模逼近真實(shí)結(jié)構(gòu),使計(jì)算模型單元數(shù)量巨大。要求計(jì)算機(jī)速度快和內(nèi)存大,這是算力問題。一般PC微機(jī)算力有限,只宜計(jì)算簡化問題。圖形工作站是雙CPU,計(jì)算機(jī)速度快,內(nèi)存可加大到16G、32G,顯存可大于4G,計(jì)算時(shí)間長達(dá)數(shù)小時(shí)。自備工作站計(jì)算比HPC機(jī)方便、經(jīng)濟(jì)合理,可達(dá)近100萬單元,利用結(jié)構(gòu)對(duì)稱性可節(jié)省一半單元,計(jì)算模型規(guī)模很大。

5.3 模擬仿真建模

實(shí)用工程數(shù)值模擬“仿真”建模逼近真實(shí)結(jié)構(gòu),不同類型單元組合連接困難、復(fù)雜[1],有限元程序無法完全提供標(biāo)準(zhǔn)模型,需要對(duì)程序模型作開發(fā)。再加設(shè)單元作連接處理,使單元數(shù)量龐大。對(duì)不同類型單元作組合連接,宜加設(shè)連接“拓?fù)洹睆椥粤簡卧?具有拉、壓、彎、扭、剪切空間功能,采用節(jié)點(diǎn)剛架單元替代節(jié)點(diǎn)桁架單元作“等代變換”處理,可節(jié)省2/3連接單元,使計(jì)算模型大為優(yōu)化,方便實(shí)現(xiàn)模擬“仿真”建模[2](圖4)。

圖4 模擬仿真建模

5.4 應(yīng)力剛化

索結(jié)構(gòu)計(jì)算存在“應(yīng)力剛化”問題,采用高強(qiáng)度鋼絲索單元計(jì)算,需要作“應(yīng)力剛化”處理。采用“名義彈性模量”E=4×1.95=7.80 MPa經(jīng)驗(yàn)值計(jì)算[3],可避免結(jié)構(gòu)矩陣單元坐標(biāo)變化,只作一次線性計(jì)算。

5.5 算法問題

“張力索桁—拱組合橋” 結(jié)構(gòu)復(fù)雜,關(guān)鍵是計(jì)算方法。采用實(shí)用工程數(shù)值模擬“仿真”建模大數(shù)據(jù)計(jì)算,多種程序都可計(jì)算,程序是解決算法問題[4]。程序使用MATLAB數(shù)學(xué)軟件功能:矩陣、圖形、計(jì)算等功能起到人工智能作用。計(jì)算作有限元技術(shù)作開發(fā),利用圖形工作站計(jì)算,都是學(xué)習(xí)和實(shí)踐中領(lǐng)悟獲得的經(jīng)驗(yàn)?！斑~達(dá)斯”程序界面好,作基本節(jié)段建模后,再作修改、復(fù)制建模很方便。橫、豎方向風(fēng)力作用,可簡化為橫、豎集中力作節(jié)點(diǎn)加載,使抗風(fēng)作簡化計(jì)算方便。計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)全面、清楚,云圖顯示直觀,便于作橋型方案比較,是研究新型、組合結(jié)構(gòu)的科學(xué)方法。

6 算例

6.1 結(jié)構(gòu)概況

結(jié)構(gòu)既適合作大和特大跨徑使用,也適合作連續(xù)多跨使用。采用特大跨徑L=1000 m為例,張力索桁拉索垂/跨比F/L=1/10,F=100 m。拱肋桁架矢/跨比F/L=1/12,F=83.33 m。拱腳在橋面下4 m,橋面塔架總高度控制在H=200 m內(nèi),拱肋頂距離張力索桁拉索最低點(diǎn)約10 m,以加大跨中段索桁剛度。橋面系凈寬度B=9 m,采用熱軋H型鋼縱、橫格梁焊接形成橋面系骨架,型鋼生產(chǎn)、加工簡便和經(jīng)濟(jì)。張力索桁拉索、吊桿采用鍍鋅平行鋼絲或鋼絞線,作耐久性防護(hù)。

6.2 模擬仿真建模

6.2.1 張力索桁架

“邁達(dá)斯”程序具有拋物線建模功能,張力拉索利用二次拋物線型建模方便。參照“張力索桁吊橋”斜拉索吊桿分組劃分形式,作拱肋桁架節(jié)點(diǎn)斜拉索吊桿分組劃分,確定吊點(diǎn)位置,修改拋物線形成折線形拉索,實(shí)際在吊點(diǎn)處局部索夾排列形成微曲線形,張力拉索折線是在結(jié)構(gòu)架設(shè)加載最終成型。張力索桁以索結(jié)點(diǎn)劃分索單元,按“名義彈性模量”作計(jì)算,按使用應(yīng)力作調(diào)整、控制,修改單元特性作應(yīng)力調(diào)整計(jì)算簡便。

6.2.2 拱肋桁架

拱肋桁架上、下弦桿軸線,可借助拋物線型自動(dòng)建模。桁架鋼管φ600×12 mm,桁架腹桿φ300×10 mm,作等間距設(shè)置,作平面放線分段放樣焊接加工,再作翻立組裝焊接加工。在三角形式梯形上弦腹桿中心加設(shè)節(jié)點(diǎn),作張力拉索和橋面吊桿連接結(jié)點(diǎn),便于采用、設(shè)置喇叭形鋼管吊桿錨頭。桁架使用應(yīng)力作控制,修改單元特性作應(yīng)力計(jì)算簡便。

6.2.3 橫撐桁架

拱肋橫撐桁架為三角形斷面,桁架腹桿采用三角形。拱肋桁架與張力索桁相組合橫向穩(wěn)定性好,橫撐桁架起加強(qiáng)橫向穩(wěn)定作用。

6.2.4 高速管道橋梁

“高鐵”對(duì)橋梁的安全和穩(wěn)定要求很高,已有的大跨徑橋梁結(jié)構(gòu)型式已感到困難,高速管道對(duì)橋梁安全和穩(wěn)定性要求更高。高速管道自重較輕,采用“張力索桁—拱組合橋”懸吊容易解決,技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。

6.2.5 高速管道結(jié)構(gòu)

高速管道路線采用架空鋼管橋梁形式簡便,鋼管需要滿足承重、穩(wěn)定和安全需要,管壁厚度較大,影響到加工和經(jīng)濟(jì)合理性,故值得作比較研究。

6.2.5.1 鋼管

鋼管是簡單的結(jié)構(gòu)形式,大直徑鋼管不便作加勁處理。鋼材強(qiáng)度高、韌性好,剛度和穩(wěn)定性差。薄壁鋼管受力有“皺損”失園影響,使用應(yīng)力低,是使用容許應(yīng)力的(1/3～1/5),使高強(qiáng)度無法發(fā)揮作用。鋼管直徑大、截面慣矩較大,作為梁承受恒、活荷載、風(fēng)載彎矩,上部受壓、下部受拉、中部兩側(cè)作腹板受剪,容易變形壓扁。鋼管壁厚度大,加工較麻煩,用鋼量較大和造價(jià)高。采用鋼筋網(wǎng)、鋼絲網(wǎng)和玻纖網(wǎng)水泥砂漿噴抹厚度2～3 cm,可增大剛度,防護(hù)的耐久性好、維修簡便。

6.2.5.2 鋼—混凝土復(fù)合管

鋼—混凝土復(fù)合管即內(nèi)部鋼管厚度為6 mm,加工成型和焊接簡單,用鋼量少。外部為5 cm厚度鋼筋混凝土管,按結(jié)構(gòu)受力和構(gòu)造需要配置鋼筋,在架設(shè)安裝后采用噴射混凝土和砂漿抹光施工。也可采用分節(jié)段作豎立滑模預(yù)制施工。鋼管比較薄,穩(wěn)定性差、容易變形,施工中需要在管內(nèi)加設(shè)臨時(shí)支撐保持穩(wěn)定,亦可將鋼管壁加大到8 mm。鋼—混凝土復(fù)合管的管壁較厚,結(jié)構(gòu)剛度大,不容易變形,2種材料優(yōu)勢的剛、韌性能兼?zhèn)?結(jié)構(gòu)輕而強(qiáng),架設(shè)施工簡便,技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。

6.2.5.3 鋼筋混凝土管

鋼筋混凝土管壁厚10 cm,按結(jié)構(gòu)受力需要配置鋼筋,結(jié)構(gòu)剛度大,采用分節(jié)段豎立滑模預(yù)制和蒸汽養(yǎng)生。節(jié)段接頭用壁厚10 mm的鋼管,在預(yù)制時(shí)預(yù)埋,安裝后作焊接,再用混凝土處理接頭。鋼筋混凝土管剛度大,經(jīng)濟(jì)性好,但自重較大,架設(shè)安裝不便。

6.2.5.4 型鋼組合高速管道

高速管道橋梁有橋面系縱、橫梁型鋼骨架,滿足吊桿設(shè)置的需要,形成橋面系承載和剛度穩(wěn)定需要,方便架設(shè)施工。將縱梁型鋼與管道相組合形成整體結(jié)構(gòu),加強(qiáng)了管道的承載剛度和抗風(fēng)穩(wěn)定。型鋼組合高速管道的剛度獲得整體加強(qiáng),比單獨(dú)管道的剛度更好,尤其方便鋼筋混凝土管道的架設(shè)安裝,亦適用于路線小跨徑架空管道橋的架設(shè)安裝。

6.2.5.5 型鋼組合高速管道仿真建模

管道的模擬“仿真”建模,采用殼板單元建模,鋼管按縱、橫矩形□25 cm×25 cm劃分,鋼—混凝土復(fù)合管和鋼筋混凝土管按縱、橫矩形□50 cm×25 cm劃分,使整體結(jié)構(gòu)模擬“仿真”建模計(jì)算規(guī)模大、小適當(dāng)?？v、橫梁型鋼采用H250×10 mm梁單元作組合連接,縱梁與管道、磁軌之間,相互都采用型鋼l100×100×10 mm梁單元作組合連接,鋼—混凝土復(fù)合管和鋼筋混凝土管之間采用園鋼筋d=25 mm梁單元作組合連接,使整體型鋼組合高速管道“仿真”建模容易。

6.2.6 抗風(fēng)斜拉索

從塔頂索鞍加設(shè)抗風(fēng)斜拉索,保持拱肋桁架抗扭轉(zhuǎn)和穩(wěn)定,也保持橋面系抗風(fēng)穩(wěn)定,起安全保險(xiǎn)作用。

6.3 計(jì)算結(jié)果

6.3.1 荷載建模

按數(shù)值模擬“仿真”建模,按車輛線荷載作模擬“仿真”加載,建模順利。

6.3.2 荷載標(biāo)準(zhǔn)

因?yàn)橛?jì)算荷載標(biāo)準(zhǔn)待定,正在發(fā)展研究中。先作大橋研究計(jì)算,暫以單列汽車荷載代替,高速管道車輛荷載輕,不會(huì)超過汽車荷載。

6.3.3 加載

組合結(jié)構(gòu)跨中段剛度較弱,在跨中500 m長度用總重1 000 t加載作控制。簡化集中風(fēng)力的橋面吊點(diǎn)間距10 m,作橫向4 t、豎向0.8 t加載,橫撐桁架節(jié)點(diǎn)作橫向16 t加載。

6.3.4 計(jì)算結(jié)果

型鋼組合高速管道模擬“仿真”建模計(jì)算結(jié)果,因?yàn)榛钶d的磁軌與型鋼梁已經(jīng)組合,故計(jì)算內(nèi)力隱含在恒載計(jì)算結(jié)果中,管道板殼內(nèi)力顯示清楚,便于作管道內(nèi)力分析。鋼—混凝土復(fù)合管道作為復(fù)合材料,采用模擬“仿真”建模能夠計(jì)算清楚,結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能好,實(shí)際內(nèi)力不大,加工和施工方便,技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。

6.3.5 變形

成橋恒載變形微小,證明拉索力已經(jīng)“應(yīng)力剛化”,結(jié)構(gòu)按彈性變形計(jì)算。跨中兩活載反映在恒載變形中:鋼管δ=8.1 cm、復(fù)合管6.8 cm,實(shí)際活載只有:鋼管δ=7 cm、復(fù)合管6.6 cm。鋼筋混凝土管自重平衡剛度大,活載變形小。因?yàn)榛钶d直接傳遞到縱梁上,這是組合高速管道的特點(diǎn),管道也有承載受彎的變形特點(diǎn)。風(fēng)對(duì)張力索桁—拱組合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響明顯,跨中段拱肋桁架的橫向變形δ=0.706 cm,斜拉索起的抗扭穩(wěn)定作用大。而高速管道的橫橋向組合剛度大,抗彎、扭、剪的內(nèi)力、應(yīng)力顯示清楚,鋼筋混凝土管和鋼—混凝土復(fù)合管的橫橋向抗風(fēng)穩(wěn)定性很好。而鋼管的橫橋向抗風(fēng)穩(wěn)定性反而差,橫向變形較大,不符合高速管道的穩(wěn)定需要。這是鋼管的弱點(diǎn),一般不容易認(rèn)識(shí)到。采用鋼筋、鋼絲網(wǎng)和噴抹水泥砂漿厚度2～3 cm作防護(hù)后,可以加強(qiáng)鋼管的橫向穩(wěn)定剛度,可基本滿足橫橋向抗風(fēng)穩(wěn)定需要(圖11)。

6.3.6 內(nèi)力

恒載內(nèi)力大,活載內(nèi)力小,風(fēng)載內(nèi)力小,兩側(cè)內(nèi)力相差明顯,證明結(jié)構(gòu)受扭,兩端斜拉索明顯起抗扭作用。型鋼組合管道起彎、扭、剪作用,梁、管道內(nèi)力、應(yīng)力分別顯示出力的數(shù)值小。拱肋壓力不大,主要是拉索力承載拉力大(圖5～圖8)。

6.3.7 應(yīng)力

應(yīng)力大小與內(nèi)力規(guī)侓相對(duì)應(yīng),橋兩側(cè)組合應(yīng)力相差大,斜拉索抗扭作用大(圖9、圖10)。

6.3.8 風(fēng)力

網(wǎng)狀吊桿剛度大,使橋面系抗風(fēng)穩(wěn)定性好。(圖11～圖14)。

7 施工

“張力索桁—拱組合高速管道橋”與“張力索桁吊橋”施工技術(shù)相似,主要是準(zhǔn)確計(jì)算、扣除內(nèi)力計(jì)算彈性延伸索長。先架設(shè)拉索,再吊裝拱肋成拱,后吊裝橋面系,使用輕型架橋機(jī)架設(shè)型鋼組合管道,最后安裝斜拉索。

8 結(jié)論

“張力索桁—拱組合高速管道橋”是“張力索桁”與桁架肋拱作組合應(yīng)用，充分發(fā)揮兩者優(yōu)勢，克服拱橋自重大和施工困難。拉索承載能力大，拱橋剛度強(qiáng)大，顯示出曲線壯觀，獨(dú)具“似拱非拱”特性。將吊橋、斜拉橋和拱橋技術(shù)相結(jié)合，形成“三合一”組合技術(shù)優(yōu)勢，組合橋型比單一橋型技術(shù)先進(jìn)。吊橋折線拉索承重，斜拉索形成索桁保持穩(wěn)定，拱肋強(qiáng)大剛度抵抗活載變形，分工、結(jié)合、互助效果好。拱肋桁架抗彎剛度很大，網(wǎng)狀吊桿保持橋面系穩(wěn)定。拉索與拱肋形成整體，材料強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)剛度和穩(wěn)定相互配合協(xié)調(diào)，承重內(nèi)力以拉索為主、拱肋受壓為輔。拱肋桁架不產(chǎn)生明顯彈性壓縮變形，活載變形很小。這是組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，比斜拉橋和“張力索桁吊橋”受力合理，變形更小，跨徑可超越斜拉橋。型鋼組合高速管道有剛度大、穩(wěn)定性好特點(diǎn)，滿足對(duì)高速管道橋梁安全、穩(wěn)定需要，結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理。

9 結(jié)束語

特大跨徑算例L=1000 m成功,可發(fā)展達(dá)到L=1500 m,再大跨徑也可行,只是塔架太高。一般大、中跨徑L=200～800 m實(shí)現(xiàn)容易。連續(xù)多跨便于錨碇設(shè)置,使用更廣泛。采用模擬“仿真”建模大數(shù)據(jù)計(jì)算,是人工智能自動(dòng)計(jì)算發(fā)展的實(shí)用方法,對(duì)拱桁加勁結(jié)構(gòu)作創(chuàng)新應(yīng)用,技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益很明顯。高速管道交通基本都是架空管道形式,即大、中、小跨徑橋梁。型鋼高速管道結(jié)構(gòu)既適合用于大、中跨徑橋,鋼筋混凝土管道計(jì)算表明也適合用于路線L=20 m小跨徑橋梁,下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡單,有利于高速管道的建設(shè)發(fā)展?，F(xiàn)在高速磁懸浮高鐵車輛速度已達(dá)600 km/h,高速管道車輛研究有望早日成熟。