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虎跳门横坑水道主桥连续钢桁梁设计
李爱飞
（中铁第一勘察设计院集团有限公司，710043，西安）
摘 要
：根据桥址处的地质条件、通航要求和净高限制等要求，桥型采用采用（81+81+229.5+81+81）
m
连续钢桁梁结构，利用软件建立有限元模型进行计算分析，重点计算了该桥的强度，刚度，稳定性和疲劳，
结果表明该桥满足设计要求。
关键词：连续钢桁梁；强度；刚度；稳定性
中图分类号：U 441+.2
文献标志码：A 文章编号： 1000
-4726(2019)01
-0125
-02
DESIGN OF CONTINUOUS STEEL TRUSS GIRDER FOR HENGKENG WATERWAY MAIN BRIDGE OF HUTIAOMEN
LI Ai-fei
(China Railway First Survey And Design Institute Group Co., Ltd., 710043, Xi'an, China)
Abstract: According to the geological conditions, navigation requirements and net height restrictions
of the bridge site, the bridge type adopts (81+81+229.5+81+81)m continuous steel truss girder structure,
USES the software to establish the finite element model for calculation and analysis, and focuses on
the calculation of the strength, stiffness, stability and fatigue of the bridge, the results show that the
bridge meets the design requirements.
Keywords: continuous steel girder; strength; stiffness; stability
收稿日期：2018–12–10
作者简介：李爱飞（1985
—），男，河南洛阳人，工程师， e-mail：
275195240@qq.com.
1 工程概况
虎跳门横坑水道通航等级为内河Ⅰ级，线路与水
流夹角 8°
，桥址水道宽度 226 m，常水位水面宽度
170 m，两岸均设有防洪堤。虎跳门横坑水道主桥为
跨越虎跳门横坑水道而设，采用连续钢桁梁结构，该
桥位于直线上，平坡，为双线城际铁路，设计行车速
度为 200 km/h
。
桥址区环境作用等级分别为 H1, L1
。地震动峰值
加速度值为 0.10 g
，场地类别为Ⅲ类，地震动反应谱
特征周期为 0.45 s
。
2 结构设计
2.1 总体布置
本桥采用（ 81+81+229.5+81+81
）m连续钢桁
梁结构，主梁采用两片钢桁梁，线间距 4.6 m
，桁高
20 m，桁式为三角式（带竖杆）；桁宽 13.5 m
，边跨
节间距 13.5 m
，中跨节间距 12.75 m。
2.2 主桁构造 主桁上、下弦杆均采用焊接箱形截面，竖板
高 1 700 mm
，内宽 1 300 mm，板厚 16~50 mm。斜 腹杆采用箱形及
H形截面
，箱形截面高 1 300 mm，
内宽 1 000~1 300 mm
，板厚 16~40 mm；H 形截面高
1 300 mm，外宽 800~1 100 mm
，板厚16~36 mm。竖
杆采用 H形截面
，截面高 1 300 mm，外宽 400 mm，
板厚 16 mm
。主桁节点采用内插式节点形式，主桁弦
杆及腹杆的连接采用的高强度螺栓。
3 结构计算
3.1 主要设计荷载 自重：钢材计算容重按 102.1 kN/m
3；二期永久
荷载按 160 kN/m
。
可变荷载：纵向计算采用 ZC荷载
（即 0.6×UIC
荷载）。 列车摇摆力：按 100 kN的横向集中荷载垂直线
路中心作用于最不利位置处的钢轨顶面。 温度荷载：整体升温按 30 ℃
，整体降温按
25 ℃
；主桁左右侧温差按升温 5 ℃；日照温差按桥面
系以上杆件日照升温 20 ℃考虑。
3.2 计算模型 采用通用有限元程序 midas
CIVIL将（81+81+
229.5+81+81）m 连
续钢桁梁桥作为分析对象进行计
算分析。 按照主桥梁部的实际构造进行结构离散，共划分
单元 3 828 个、
2 184个节点（图 1）。 建 筑 技 术
Architecture Technology 第50
卷第 1
期 2019
年1
月Vol.50 No .1 Jan. 2019
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度值之和为92+0.5×22=103 mm，为 L
/2 228，满足
规范要求； 0.63倍列车竖向静可变荷载作用下产生
的挠度值与全部温度引起的挠度值之和为 0.63
×92+
22=80.0 mm，为 L
/2 869，满足规范要求。
3.4.2 横向变形 根据《规范》第 7.3.3条
，在列车横向摇摆力、
离心力、风力和温度的作用下，梁体的水平挠度不应
大于梁体计算跨度的 1/4 000
。
根据计算，在列车横向摇摆力、离心力、风力和
温度的作用下，梁体的水平挠度为 38.4 mm
，为梁体
计算跨度的 1/5 977
，满足规范要求。
3.4.3 梁端转角 根据《规范》第 7.3.7条
，在列车竖向静可变荷
载作用下，当梁端悬出长度在 0.55 m与0.75 m 之间
时，桥梁梁端竖向转角限值应满足相邻两孔梁之间
θ
1+ θ 2≤
2.0 ‰ rad，且单孔梁 θ
≤ 1.0 ‰ rad。
根据计算，在列车竖向静可变荷载作用下，桥梁
梁端竖向转角为 0.75
‰ rad，满足规范要求。
3.5 动力特性分析 地震动峰值加速度值为 0.10g
，场地类别为Ⅲ类，
地震动反应谱特征周期为 0.45
s。采用midas软件对
空间结构进行动力特性分析，得出结构前五阶自振周
期及振型特性见表 1
。结构第一阶振型为主梁横向振
动，自振频率 f
=0.548
Hz，周期为 1.825 s。结构第二
阶振型为
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