北部平原铁路简支梁梁型比选

北部平原铁路简支梁梁型比选

摘要：结合委内瑞拉北部平原铁路的实际情况，对钢-混结合简支梁与预应力混凝土简支t梁，在对220km/h铁路的适应性、梁部结构、地震受力影响、主要工程数量等方面进行了比较。

关键词：钢-混结合简支梁；预应力混凝土简支t梁；梁型比较中图分类号：u416文献标识码： a 文章编号：

1.引言：

委内瑞拉北部平原铁路tinaco-anaco段，是中国中铁在海外市场的大型工程总承包（epc）项目。该铁路自西向东横穿奥里诺科平原，西起科赫德斯（cojedes）州的迪那科（tinaco），先后经过瓜里科（guarico）州的爱尔堡（el pao）、多斯卡米诺斯（dos caminos）等城市，到达终点阿那科( anaco) ，线路全长471.5km。铁路建设标准为新建时速220公里的客货共线铁路，基于uic标准设计。

2.北部平原铁路tinaco-anaco段桥梁特点

全线桥梁分布具有以下特点：桥址地形一般较平缓、场地开阔，交通便利；单座桥梁的长度不长、且分布相对分散；桥梁高度不高，均在15米以下；全线桥梁均位于八度地震区。

3.梁型比较的必要性

通过对委内瑞拉北部平原铁路tinaco-anaco段线路沿线施工所需的地材情况调查，该地区的地材（砂、石）匮乏，钢材、水泥的

产能有限，且供不应求，价格偏高。

由于线路处于八度地震区，且项目总工期时间较紧张，故桥梁是影响和制约项目建设工期和成本控制的一个重要因素。从项目成本控制与工期控制出发，对桥梁梁型进行了各方面的比较与的研究。

4.梁型比较

钢-混结合简支梁与预应力混凝土简支t梁的比较主要针对以下几方面：对220km/h铁路的适应性、梁部结构、地震受力影响、主要工程数量。

4.1两种梁型对时速220km/h客货共线铁路的适应性

4.1.1混凝土梁

目前中国国内对新建时速200公里铁路采用预应力混凝土梁已有成熟的经验，并颁布了适用于时速200公里客货共线铁路的t梁通用图【通桥2201（2005）】，各个设计院编制了相应的下部结构通用图。目前国内采用了预应力混凝土t梁【通桥2201（2005）】的铁路主要有：青岛至济南电气化改造铁路（设计速度200km/h）、兰州至重庆客货共线铁路（设计速度200km/h）、预留进一步提速条件的重庆至利川客货共线铁路（设计速度200km/h）等。

鉴于t梁在我国的应用技术已经相当成熟，我们对通桥2201（2005）梁图按照220km/h速度进行了检算，荷载组合按正常使用、承载力极限状态、永久作用来选取。

施工阶段分析结果：最大正应力16.2mpa；使用阶段分析结果：施工极限状态钢绞线最大应力 999.9 mpa；永久荷载产生的砼压应

力 11.4 mpa ；承载力极限状态设计mj = 1.62e4 kn/m，r= 1.88 e4 kn/m，1.0 ×r > mj。可以看出“2201”的预应力混凝土t梁，其强度、刚度、稳定性均满足要求，能适应时速220公里的铁路。4.1.2、钢-混结合梁

通过对委内瑞拉北部平原铁路31.5m简支钢-混凝土结合梁桥运营阶段空间有限元分析，主要检算结果见下表：

主要检算结果汇总表

检算表明：委内瑞拉31.5m简支钢-混凝土结合梁的梁体静、动力性能满足时速220公里要求。

从上述检算结果来看，对于设计时速220公里的委内瑞拉

tinaco-anaco段铁路，采用预应力混凝土t梁和钢-混结合简支梁都可以满足受力和运营的要求。

4.2梁部结构构造比较

两种梁型梁部结构的比较如下表：

梁部结构比较表

从梁部结构比较表可以看出，每孔钢-混结合梁采用的c50混凝土量较混凝土梁减少152.46立方米，梁部的自重较混凝土梁轻240吨。

两种梁型的梁部结构如下图。

混凝土梁梁部结构图

钢-混结合梁梁部结构图

4.3地震受力影响分析

高烈度地震区不宜采用自重大的混凝土梁。混凝土梁结构自重大，混凝土抗拉性能差，主要靠锚固于梁内的普通和预应力高强钢筋来获得结构地震作用下的安全性。但安全性远不及抗拉抗压性能优、结构自重轻的钢-混结合梁。

上部结构质量相同的前提下，下部结构刚度越大，受地震力影响越大；反之下部结构刚度越小，地震力影响越小。高烈度地震区桥梁下部结构设计受地震力控制。由于混凝土梁自重大，受地震力影响大，需要的下部结构刚度较大，则整个下部结构的工程数量较大。而钢-混结合梁自重轻，受地震力影响小，需要的下部结构刚度较小，则整个下部结构的工程数量较省。

两种梁型对应墩底地震力差异比较表（以h=10m墩高为例）

在地震力作用下，下部结构工程数量差异表（以lp=32+32mh=10m 墩高为例）：

由此可得出，预应力混凝土t梁对应的下部结构工程数量比钢-混结合梁对应的下部结构工程数量大10%～27%。

4.4两种梁型的下部结构及基础工程数量比较

以本线一座10×32m的桥梁为例。桥址处地震动峰值加速度

ag=0.26g、反应谱特征周期t=0.45s。地基基本承载力300kpa，设计为摩擦桩基础。桥梁上部结构分别采用预应力混凝土梁和钢-混结合梁，下部结构数量对比如下表：

从上表可以看出，预应力混凝土t梁的下部工程量明显多于钢-混结合梁。

5.结论

通过以上各方面的比较可以得知，钢-混结合梁要比预应力混凝土t梁节约工程量，进而节省工程投资。加之钢-混结合简支梁的施工架设比预应力混凝土简支t梁方便，可以在工厂预制好后，分节段拼装，大大的提高了施工进度，而且可以省去了建立制梁场等费用。综合上述因素，钢-混结合梁方案要更适合于北部平原铁路。参考文献：

《铁路桥涵设计基本规范》tb10002.1-2005

《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》

tb10002.3-2005

《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》铁建设函（2005）285号。

宋德文．关于高速铁路结合梁的探讨［j］．铁道建筑技术，2004( 5) : 8－11