前言

自20世紀50年代末鋼箱梁應用于公鐵兩用斜拉橋以來，全世界范圍內應用不到十座橋梁，特別是鐵路專用鋼箱梁斜拉橋的應用僅有一座前南斯拉夫薩瓦河（Sava River）雙線鐵路主跨254m斜拉橋。為什么鋼箱梁斜拉橋沒有得到廣泛的應用呢？究其原因，也許是人們認為鋼箱梁為薄壁結構，鐵路斜拉橋鋼箱加勁梁難以承受鐵路列車荷載振動、疲勞的影響。因此，一直以來世界鐵路基本上都是采用鋼桁梁斜拉橋，鋼桁梁桿件的板厚、構件尺寸都是可以隨心所欲，使得鋼桁梁斜拉橋技術在不斷地進步和發展。

混合梁斜拉橋在20世紀70年代就已經開始發展，可是應用于鐵路斜拉橋直到1993年烏克蘭才建成第伯聶河主跨為271m的獨塔公鐵兩用鋼箱混合梁斜拉橋，它是世界上首座公鐵兩用混合梁斜拉橋。雖然隨后又有塞爾維亞新薩瓦河主跨376m的鋼箱混合梁公軌兩用斜拉橋建成，但是，建成的鐵路鋼箱梁或鋼箱混合梁斜拉橋屈指可數，并沒有得到大力推廣和發展，說明人們對建造鐵路鋼箱梁斜拉橋的顧慮依然存在。

混合梁斜拉橋是當今世界超大跨度斜拉橋的發展方向，這是由混合梁斜拉橋的特點所決定的。混合梁斜拉橋的主跨結構輕而邊跨結構重，可以充分發揮邊跨梁的錨固作用，邊跨后錨索間距較密且與梁體的夾角較大，減少了在斜拉橋中常常出現遠索區拉索疲勞的影響，大大地增強主跨跨越能力；邊跨是一種連續且跨徑較小的預應力混凝土結構，邊跨加載對主跨加勁梁影響較小；邊跨對斜拉索及主跨加勁梁都能起到很好的穩固作用，顯著改善斜拉橋扭彎頻率比和主跨加勁梁風致動力響應。

基于混合梁斜拉橋的上述主要特點，提出在鐵路大跨度橋梁中應用鋼箱混合梁斜拉橋技術，因此，通過研究與試驗開創性地解決了幾個主要關鍵技術。

（1）利用混合梁斜拉橋的特點采用預加力剛度法，實現鋼箱混合梁“塔偏梁拱”的目標成橋狀態，改善了結構內力，減少了主跨加勁梁下撓變形，使大跨度鋼箱梁斜拉橋具有更強的剛度條件來滿足鐵路列車運行安全性、平穩性和舒適性的要求。

（2）對薄壁鋼箱結構正交異性鋼橋面板采用V形肋加勁技術。在橋面板同模型條件下，通過同面積V形與U形加勁肋局部應力及560萬次疲勞循環加載試驗后的疲勞應力測試對比分析，結果證明V形加勁肋能夠顯著改善鋼橋面板敏感點疲勞性能而不出現裂縫。

（3）對加勁梁鋼混結合段提出梯形填充混凝土前后承壓板鋼混結合段技術。采用混凝土、鋼混、鋼格構室等結構過渡措施，經結合段局部應力分析與模型試驗及結合段模擬疲勞試驗，結果證明結合段各個過渡段截面形心變化引起的附加彎矩值都很小，說明鋼混結合段截面剛度過渡平順，滿足鐵路列車運行要求。

在鐵路大跨度鋼箱混合梁斜拉橋的基礎上，進一步提出將鋼箱混合梁斜拉橋的主跨加勁梁采用鋼箱與鋼筋混凝土橋面板組合技術，鋼筋混凝土橋面板雖然增加了加勁梁的重量，但增加了斜拉橋柔性索結構的重力剛度，有益于增強鋼箱混合組合梁斜拉橋的整體結構剛度。不僅如此，鋼筋混凝土橋面板有益于減少加勁梁受溫度變形的影響，加強與無砟軌道板底座混凝土的連接，使鋼箱混合組合梁斜拉橋適應于高速鐵路動車組運行的要求。

上述創新技術經過理論分析和模型試驗驗證，已經在寧波甬江斜拉橋、廣州鐵路樞紐穗鹽路曲線斜拉橋及廣東江門潭江斜拉橋等多座鐵路橋梁中成功應用獨塔或雙塔大跨度鐵路鋼箱混合梁斜拉橋技術，特別是在建的贛州贛江高速鐵路橋梁已經應用了大跨度鋼箱混合組合梁斜拉橋技術。這些鋼箱混合組合梁鐵路斜拉橋不僅技術先進、經濟效益顯著，同時還為推進鐵路專用斜拉橋技術進步作出了貢獻。

本書重點論述了鐵路鋼箱混合組合梁斜拉橋發展和應用歷程，以及鐵路鋼箱混合組合梁斜拉橋的技術思想、結構體系特點與技術經濟性；涵蓋了混合組合梁斜拉橋對高速鐵路無砟軌道的適應性和列車走行的影響分析，以及如何實現混合組合梁斜拉橋的目標成橋狀態與整體剛度條件；著重闡述了鐵路斜拉橋混合組合加勁梁及其結合段結構設計計算分析方法；重點論述了薄壁鋼箱梁正交異性橋面板采用V形加勁肋、鋼混結合段采用梯形填充混凝土前后承壓板方式、雙挑索梁錨固箱等重要結構在鐵路列車荷載作用下的受力特性和疲勞問題；通過理論分析承載能力與疲勞循環加載模型試驗研究，充分論證了這些創新技術的可靠性與優良的受力性能。施工與控制技術是使橋梁順利建成的關鍵技術之一；驗證橋梁建成后的安全性所做的實橋結構試驗連同前者都是創新成果應用于實際工程必不可少的技術手段和方法。最后本書展示鋼箱混合組合梁斜拉橋的工程應用實例，展望了超大跨鐵路鋼箱混合組合梁斜拉橋應用前景。

本書的目的旨在傳遞鐵路傳統鋼桁梁斜拉橋以外的一種鐵路鋼箱混合組合梁斜拉橋全新的設計技術概念，期望更多地了解、認識、信任和推廣這種鐵路大跨度鋼箱混合組合梁斜拉橋創新技術。

本書第1、2章及第4章至第8章和第10章由羅世東編寫，第3章和第9章由劉振標編寫，全書由羅世東統稿。

本書以寧波鐵路樞紐貨車外繞線跨甬江的鐵路鋼箱混合梁斜拉橋工程項目所作研究內容為背景，這是一個開創性的工程項目，世界上首次成功應用了鐵路大跨度鋼箱混合梁斜拉橋技術，建成通車兩年多以來，長大貨物列車在橋上運行狀況良好，該橋于2016年9月獲得FIDIC 2016年度工程項目獎，為全球21個項目中唯一的鐵路橋梁項目。

在本書編寫過程中得到了許多技術專家和工程技術人員的支持和幫助，高文軍、嚴愛國、饒少臣、曾甲華、曾敏、李的平、張曉江、夏正春、嚴定國、馬明、黃納新等同志提供了寶貴資料，在此一并表示致謝。

特別感謝西南交通大學蒲黔輝教授、施洲副教授、高玉峰博士、伍星高級工程師等提供了寶貴的試驗、施工控制和實橋結構試驗資料，中南大學郭向榮教授提供了車橋動力響應分析資料，中鐵四局李鵬程、陳平等提供了寶貴的施工技術資料。

限于編者水平，書中難免有不妥之處，期望不吝賜教。

著作者

2016年11月10日于武漢