铁路桥梁设计1

-------------------------设计说明一、概述为满足改建铁路胶济客运专线建设的需要，编制本设计图。

二、设计依据（一）《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。

（二）《铁路桥涵设计基本规范》 TB1002.1-2005。

（三）《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》 TB1002.3-2005。

（四）《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》TB10002.4-2005。

（五）《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》铁建设（2005）157号。

（六）《铁路线路设计规范》（报批稿）。

（七）《铁路工程抗震设计规范》 GBJ111（报批稿）。

（八）《铁路架桥机架梁规程》 TB10213—99。

（九） 铁道部工程设计鉴定中心《改建铁路胶济客运专线工程初步设计审查意见》。

三、适用范围（一） 设计速度：客车200km/h,货车120 km/h 。

（二） 线路情况：客货共线，双线正线（标准线间距4.4m ），曲线（曲线半径R=2200m ）。

（三） 轨底至梁顶高度：0.7m 。

（四） 施工方法：挂篮悬臂灌筑施工。

（五） 地震烈度：基本地震烈度6度。

（六） 桥式：本桥桥跨布置为75+120+75m 预应力混凝土连续梁，全长271.7m （含两侧梁端至边支座中心各0.85m ）。

四、设计原则及技术参数（一）设计荷载 1. 恒载（1）结构自重：按《铁路桥涵设计基本规范》（TB1002.1-2005）采用，梁体γ取26.5kN/m 3。

（2）二期恒载：双线桥面二期恒载（包括钢轨、扣件、垫板、枕木、道碴、防水层、保护层、电缆槽、挡碴墙、人行道栏杆、接触网支架、人行道板等）按有碴桥面考虑，二期恒载q ＝198kN/m 。

（3）混凝土收缩、徐变影响：根据《铁路桥涵设计基本规范》（TB1002.1-2005）进行计算， 环境条件按野外一般条件计算，相对湿度取70%。

根据老化理论计算混凝土的收缩徐变，系数如下： 徐变系数终极极值：2.0（混凝土龄期6天）。

徐变增长速率：0.0055。

收缩速度系数：0.00625。

收缩终极系数：0.00016。

（4）基础沉降：相邻墩台沉降差按25mm 考虑，且荷载组合时按最不利情况进行组合。

2. 活载（1）设计列车荷载： 中－活载；设计加载时，标准活载计算图式可任意截取。

（2）列车活载的动力系数应按下列公式计算⎪⎭⎫⎝⎛++=+L 30611αμ式中α＝4（1－h ）≤2。

其中，h 为轨底到梁顶道碴厚度；L 为桥梁跨度，以米计。

（3）曲线桥列车静活载产生的离心力：水平向外作用于轨顶以上2.0m 处。

离心力的大小等于 中－活载乘以离心力率C 。

C 按下式计算：-------------------------R f V C 1272= ，⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎭⎫⎝⎛+--=L V V f 88.2175.1814100012000.1 式中：V —设计速度（km/h ）； R —曲线半径（m ）； L —桥上曲线部分荷载长度（m ）；f —荷载折减系数。

当L≤2.88m 或V≤120km/h 时，f=1.0。

曲线上的桥梁还应考虑没有离心力时列车活载作用的情况。

（4）横向摇摆力：列车横向摇摆力为活载主力，取100 kN ，作为一个集中活载作用于桥梁结构最不利位置，其用点在垂直线路中线的钢轨顶面。

对于双线桥梁，只计算任一线上的横向摇摆力。

3. 附加力（1）风力：桥上有车时设计风压强度为1250Pa ，桥上无车时设计风压强度为2200Pa 。

（2）温度荷载：施工合拢温度按照5～15℃考虑，梁体按均匀升温25℃、降温25℃计算，非线性温度变化，按顶板升温5℃考虑。

横向计算日照温差及寒流温差采用如下图示：（3）制动力或牵引力的计算按《铁路桥涵设计基本规范》规定办理。

即桥上列车制动力或牵引力应按列车竖向静活载的10%计算。

但当与离心力或列车竖向动力作用同时计算时，制动力或牵引力应按列车竖向静活载的7%计算。

双线桥采用一线的制动力或牵引力。

制动力或牵引力由固定墩承受。

4. 特殊荷载（1）地震力：按《铁路工程抗震设计规范》（GBJ111-87）的规定计算。

（2）长钢轨纵向水平力:按《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定》办理。

（3）列车脱轨荷载：按《铁路桥涵设计基本规范》（TB1002.1-2005）办理。

（4）施工荷载：施工挂篮和模板总重120t ，挂篮前支点距离梁端0.5m 。

合拢吊架、模板重量按2x300KN （每悬臂端各300KN ）考虑，机具、人群等临时施工荷载按2.5kN/m 计算。

当采用的施工荷载大于 本设计荷载时，应按实际荷载重新进行检算。

（二）主要设计指标 1. 梁体变形限值（1）梁体竖向挠度：梁体的竖向挠度的计算采用“中－活载”乘以动力系数，双线桥双线加载。

梁体竖向挠度值不大于梁体计算跨度的1/900。

（2）在中－活载乘以动力系数作用下，梁端竖向折角不应大于2‰。

（3）在列车横向摇摆力、离心力、风力和温度力的作用下，梁体的水平挠度应不大于梁体计算跨度的1/4000。

（4）在中－活载乘以动力系数作用下，一个轨距宽度内3.0m 梁长的扭曲变形应满足：t≤3.0mm 。

（5）轨道铺设后，有碴桥面梁的徐变上拱值不宜大于20mm 。

2. 设计安全系数及各阶段应力指标-------------------------按照《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》规定执行。

梁体设计安全系数及各阶段应力指标见表一。

设计安全系数及各阶段应力指标表一顺号项目检算条件控制条件1设计安全系数强度安全系数运营荷载下（主力）K≥2.0运营荷载下（主+附）K≥1.8安装荷载下K≥1.82抗裂安全系数运营荷载下Kf≥1.2安装荷载下Kf≥1.13预应力钢绞线应力（MPa）预加应力时的锚下钢绞线控制应力σcon≤0.75fpk4 传力锚固时钢绞线控制应力σp≤0.65fpk5 运营荷载下钢绞线应力σp≤0.60fpk 6疲劳荷载作用下钢绞线应力幅△σp≤140 7 钢筋应力（MPa）疲劳荷载作用下带肋钢筋应力幅△σs≤1508混凝土应力(Mpa)混凝土应力(Mpa) 传力锚固时混凝土压应力σc≤0.75fc'9 传力锚固时混凝土拉应力σct≤0.70fct'10 运营荷载下混凝土压应力σc≤0.50fc11 运营荷载下混凝土拉应力σct≤012运营荷载下混凝土最大剪应力τc≤0.15fc13 运营荷载下混凝土主拉应力σtp≤0.7fct14 抗裂荷载下混凝土主压应力σcp≤0.60fc15 抗裂荷载下混凝土主拉应力σtp≤fct注：1.fpk为钢绞线之抗拉强度标准值；fc'、fct'分别为预加应力时混凝土轴心抗压、抗拉极限强度；fc、fct分别为混凝土轴心抗压、抗拉极限强度。

-------------------------2.对于制造工艺不符合工厂制造条件的结构,表中所列主力及主力加附加力作用下的各项强度安全系数均应增大10%。

（三）线形控制1. 梁体由于列车动活载所引起的竖向挠度值：边跨18.2mm（向下），为计算跨度的1/4120；中跨50.0mm（向下），为计算跨度的1/2400，均小于L/900，满足规范要求。

2. 梁体由于列车动活载所引起的竖向梁端转角值：0.9‰<2‰;梁体反弯的梁端转角：-0.7‰>-2‰，满足规范要求。

3. 预拱度按（恒载+1/2活载）挠度值反向设置，见胶济客专济枢桥通-01-025图，恒载作用下最大挠度值：边跨19.9mm（向上）；中跨26.9mm（向下）。

实际施工中立摸高程应根据具体情况，充分考虑施工荷载、预应力、温度、收缩徐变的影响以及预计二期恒载上桥时间确定。

4. 梁体由于列车横向摇摆力、离心力、风力和温度力引起的水平挠度值：边跨2.7mm，为计算跨度的1/27778；中跨11.5mm，为计算跨度的1/10435，均小于L/4000，满足规范要求。

5. 按成桥后60天上二期恒载计算徐变上拱值为：边跨4.9mm（向上），中跨1.4mm（向上），均小于20mm，满足规范要求。

五、主要结构形式1．计算跨度为75+120+75m，边支座中心线至梁端0.85m，梁全长271.7m。

梁高沿纵向按二次抛物线变化，中支点梁高9.5m（高跨比1/12.6），边支点及跨中梁高5.5m（高跨比1/21.8），中跨跨中直线段长10m，边跨直线段长20.85m。

2．采用整体桥面形式，桥面板上设置高挡碴墙、人行道板、混凝土栏杆或声屏障，电缆槽设于人行道板下。

线路中心距人行道栏杆内侧不小于3.25m。

连续梁边跨跨中设置普通电化立柱一个；中跨距墩中心40m处各设置普通电化立柱一个，电化立柱距离线路中心线距离应不小于2.9m，基础处桥面板需局部加厚。

桥面布置见胶济客专济枢桥通-01-007图。

3．截面采用单箱单室直腹板形式，顶板厚度除梁端附近外均为45cm，腹板厚60～100cm，按折线变化，底板由跨中的40cm按二次抛物线变化至根部120cm。

顶板宽度为11.8m，底板宽度6.8m。

箱梁两侧腹板与顶底板相交处均采用圆弧倒角过渡。

箱梁悬臂板下设置通长的滴水槽。

支座处及中跨跨中共设置5个横隔板。

横隔板厚度：边支座处1.75m，中支座处3.2m，中跨跨中0.6m。

横隔板及梁端底板设有孔洞，供检查人员通过。

4．全桥共分67个梁段，中支点0号梁段长度13m，一般梁段长度分成3.0m、3.5m、4.0m,合拢段长2.0m，边跨现浇直线段长14.85m，最大悬臂浇筑块重2143KN。

5．本桥位于半径为2200米的平曲线上。

图纸中梁体沿横截面中心线对称布置，相应的梁体轮廓尺寸均为沿梁体中心线的展开尺寸。

施工时按实际线型施工放样。

梁体轮廓、普通钢筋、预应力钢束及管道等均以梁体中心线为对称线沿径向根据曲率进行相应调整，支座、桥墩亦按径向布置。

六、建筑材料（一）、混凝土：梁体采用C55耐久混凝土，fc=37Mpa,fct=3.30Mpa,Ec=3.60x104Mpa，封端采用C55无收缩混凝土，封锚后用防水涂-------------------------料进行防水处理。

管道压浆所用水泥浆强度等级不低于M50。

挡碴墙、人行道栏杆底座及电缆槽竖墙采用C40混凝土；人行道栏杆采用C30钢筋混凝土。

（二）、预应力体系：1. 纵向预应力钢筋采用抗拉强度标准值为1860MPa的高强低松弛钢绞线，公称直径15.2mm，其技术条件应符合GB/T5224-2003标准。

管道形成采用塑料波纹管。

锚具采用夹片式锚具。

纵向预应力束T0～T4采用19-Φj15.2钢绞线，T5～T18采用15-Φj15.2钢绞线；腹板钢束F1～F11采用19-Φj15.2钢绞线，W1～W6采用19-Φj15.2钢绞线；底板预应力钢束B0～B8、D0～D6采用12-Φj15.2；梁端锚固钢束采用单端张拉，其余钢束均采用双端张拉。