40m双线预应力混凝土箱梁设计与施工

40 m 箱梁竖向第一振型频率为 4 79 H z, 满足 新建时速 200 km 客货共线铁路设计暂行规定 !的 要求, 该振型质量参与度为 78 45% 。
综上所述, 40 m 箱梁拥有良好的刚度, 能 满足 新建时速 200 km 客货共线铁路对桥梁结构舒适性 的要求。 2. 2. 5 40 m 箱梁各种阶段下应力状况
关键词 预应力混凝土箱梁 造桥机 结构设 计 施工工艺
1 工程概述
抚河特大桥为浙赣铁 路电气化提速改造工程 200 km 时速范围内新建双线特大桥, 本桥位于江西 省南昌市, 新桥建于既有铁路桥上游约 20 m 处, 既 有桥主河槽范围内为 40 m 简支箱梁, 受通航控制, 新建桥梁与既有桥平行对孔布置, 新建桥梁采用 19 ∀ 40 m + 18 ∀ 32 m 的孔跨布置, 全桥长 1 380 m, 其 中 40 m 预应力双线简支箱梁是目前国内在建双线 铁路最大跨度简支梁。
箱梁节段预制厂, 配置制梁台座、整体式钢模、 蒸汽养生及移梁龙门吊等设施, 同时设置运梁轨道, 在轨道后侧设置存梁台座, 预制节段通过 200 t龙门 吊将其从制梁台座移到存梁台座, 并将其装上运梁 小车。运至造桥 机起重桁车下, 起吊拼装 各节段。
节段拼装完成后, 调整各节段的空间位置, 使其满足 设计、规范要求, 而后绑扎钢筋, 安装预应力管道, 钢 绞线穿束, 浇筑湿接缝 混凝土, 待Hale Waihona Puke Baidu混凝土强度达 到 85% 后, 张拉预应力束, 顶梁落架, 造桥机纵移继续 拼装下一孔跨。
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铁道建筑技术 RA ILWAY CONSTRUCT ION TECHNOLOGY 2005 ( 3 )
桥梁
几何非线性对大跨斜拉桥 施工阶段的影响分析
李岩
(铁道建筑设计研究院 北 京 102600)
摘 要 介绍了引起大跨度斜拉桥几何非线性 的 3个 主要因 素, 即 位移、斜拉索 垂度效 应和弯 矩与轴力 的组 合作用, 建立了某 大跨度独塔斜拉桥的平面杆件有限元模型, 分不考虑 非线性和考虑非 线性 2种情 况进行计算, 并 对结果进行了比较分析, 最后得出了非线性对主梁弯矩、主 梁部分 节点的弯 矩、主塔根部 、主 梁竖向 位移等方 面的 影响程度不同, 且与施工工况有关的结论。
( 1) 箱梁主要技术参数 # 设 计 行 车 速 度: 客 车 200 km / h, 货 车 90
km / h; ∃ 正线数目: 双线, 线间距 5 m; % 设计荷载: 中 - 活载; &动力系数: ( 1+ ) = 1 17; ∋ 摇摆力: 按 新建时速 200 km 客货共线铁路
设计暂行规定 !第 5 2 3条计算。 ( 2) 梁体混凝土强度等级为 C50, 封锚混凝土强
桥梁
40 m 双线预应力混凝土箱梁设计与施工
查永涛 戴胜勇 游励晖
(铁道第二勘察设计院 成 都 610000)
摘 要 根据 新建时速 200 km 客货共线铁路设计暂 行规定 !的要求, 结合浙赣 铁路抚 河双线 特大桥建 设实 际, 首先详细介绍 了 40 m 双线预应力混凝土箱梁为 满足造桥机施工而进行的结构设计情 况, 然 后对该结构 的施工 阶段和成桥进行了有限元分析, 认为这种结构设计能满足 新建时速 200 km 客货共线铁路设计暂行规定 !的要 求, 最后介绍造桥机节段拼装 40 m 箱梁的施工方案。
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桥梁
图 1 40 m 双线预应力混凝土箱梁构造 (单位: mm )
系, 张拉千斤 顶用 YDCN 型内 卡式千斤顶, 减小张 拉空间要求; 横向锚具用低回缩偏锚, 张拉千斤顶采 用 YQD230- 100型前卡式低回缩顶压千斤顶。固定 支座用 T PZ7000- GD, 活动支座用 TPZ- 7000- ZX。
2 2. 3 结构模型及单元划分 40 m 箱梁采用 M IDAS /C iv il V 6 3 3进行施工
阶段和成桥有限元分析, 并采用 PCBCAD 预应力混 凝土梁设计软件进行设计验证。全梁共设 31个节 点, 划分为 30个有限元单元. 2 2. 4 整体计算
( 1) 梁体竖向挠度和梁端转角 40 m 箱梁在双线桥梁双线加载、中 - 活载乘以 动力系数作用下竖向挠 度为 0 012 4 m, 为跨度的 1 /3 129, 梁 体下 挠 的梁 端 转 角为 0 001 1(, 小 于 0 002(, 满足 新建时速 200 km 客货共线铁路设计 暂行规定 !的要求。 ( 2) 自振频率
( 3) 在计算预应力钢绞线应力时, 其预应力损 失的计 算考虑由 钢绞线松 弛引起的应 力损失 0 025 p 计算。锚口、喇叭口摩阻损失按控制应力 的 6% 计算, 其余部分按有关规范计算, 施工时应按 实测摩阻损失加以调整。锚具回缩量按每张拉端 6 mm 计算。收缩和徐变损失按有关规范计 算, 施工 时应加强养护及保湿以限制此两项损失, 防止裂纹 出现。
关键词 斜拉桥 位移 垂度效应 非线性 有限元
1 引言
斜拉桥是由桥塔、主梁和斜拉索 3种基本构件 组成的缆索承重结构体系, 一般表现为柔性的受力 特性, 因此几何非线性的影响较大, 引起几何非线性
收稿日期: 2004 11 20; 修回: 2005 03 21
的因素主要有以下 3个方面。 ( 1) 结构大变形的影响 在荷载作用下, 大跨度斜拉桥的几何变形比较
度等级为 C40。管道压浆用高性能无收缩防腐蚀灌 浆剂。 纵、横向 预 应力 钢 束用 公 称直 径 为 15 24 mm, 强度级别为 1 860 M Pa 的低松弛钢绞线, 梁段 内预应力管道采用抽拔橡胶棒法形成, 湿接缝处预 应力管道采用波纹 管法形成。纵 向锚具为群锚 体
铁道建筑技术 RA ILWAY CO NSTRUCT IO N TECHNOLOGY 2005 ( 3)
H igh speed railway tunneling technology Lei Shengx iang, L i Shuyuan Ab stract T his article introduces fore ign experience and hom e shortcom ing in h igh speed ra ilw ay tunneling, elaborating tunne l aerodynam ics, inverted a rch and bottom ing, construction m eth od, geolog ica lw ork o f ex tra long tunne,l and du rability. K eyw ords high speed ra ilw ay, tunne,l techno logy param ete r, construction m ethod
2 40 m 箱梁设计
2 1 设计控制条件 用于新建时速 200 km 客货共线铁路的 40 m 箱
梁不但要满足 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝 土结构设计规范 !对梁体承载能力和正常使用的要 求, 同时要满足 新建时速 200 km 客货共线铁路设 计暂行 规定 !对 梁体要 有较 大的刚 度的要 求。为 此, 对梁体的结构变形、变位和自振频率作出了新的 规定, 使结构能满足乘座舒 适性和耐久性 的要求。 由于 40 m 双线整孔箱梁每孔重 1 013 4 ,t 超过了目 前架桥机的最大载重, 且抚河特大桥为浙赣铁路控 制工点, 部分梁需在汛期制造、架设, 采用现场支架 现浇的施工方案不现实, 故在梁体构造设计和施工 工艺上要满足造桥机施工的要求。
收稿日期: 2005 02 15
2 2 结构设计 2 2. 1 结构形式
40 m 双线箱梁设计为单箱单室等高度预 应力 混凝土简支梁, 梁高为 3 5 m, 箱梁顶板宽度为 8 6 m, 箱梁顶板厚 35 cm, 底板厚 30 cm, 支承处腹板、底 板局部加厚, 梁端支座处设隔墙, 建筑高度为轨底至 梁底, 计 4 2 m。整孔梁分为 7个节段在现场预制, 造桥机上组装, 通过浇筑湿接缝把预制节段连成整 体, 最后张拉预应力束, 封锚成桥。端预制节段长 5 m, 重 173 1 ;t 中预制节段长 5 4 m, 重 117 7 ;t 湿接 缝长 0 6 m。 40 m 双线预应力混凝土箱梁构造如图 1所示。 2 2. 2 主要计算参数、材料及预应力体系
恒载 + 活载 87 44 13 72 96 13 15 61
由上可见, 40 m 箱梁混凝土及预应力钢束各项 应力均满足预应力构件要求。 2 2 6 箱梁横截面及抗扭设计
箱 梁横截面按横向环框分析内力配置普 通钢 筋。为减少箱体内外温差影响, 在箱梁两侧腹板留 有通风孔。横向框架内力分析时, 单线列车荷载采 用特种荷载 250 kN, 按纵向分布宽 1 2 m, 横向分布 宽 3 08 m 计, 并考虑温差影响。箱梁横截面设计由
同时, 按照 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝 土结构设计规范 !对 40 m 箱梁斜截面、正截面抗弯强 度和抗裂安全系数进行了验算, 均满足规范要求。
3 40 m 箱梁施工方案
40 m 箱梁采用现场分段预制, 造桥机桥位节段 拼装, 湿接缝连接各节段的施工方法。造桥机节段 拼装由 0号台开始, 由东向西, 逐跨拼装各孔跨。
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RA ILWAY CONSTRUCT ION TECHNOLOGY
No 3, 2005 A bstracts and K eyw ords
Ballastless track technology for Passenger D ed icated Ra ilway Zeng Zonggen Ab stract T h is a rtic le pred icts the development trends o f ba l lastless track technology today in the w or ld, introduces var ious ballastless track and techno log ica l economy, ra ises the suggestion and the po ints to be thought of as to the design and construc tion, m ach ine ry developm en,t techno logy package to be taken in for Ch ina∗ s ba llastless passenge r line. K eyw ords Passenger D edica ted R a ilway, ba llastless track, techno logy, suggestion
4 结束语
( 1) 40 m 双线预应力混凝土整孔箱梁由于有较 好的强度和刚度, 能满足时速 200 km 客货共线铁路 乘坐舒适性和耐久性的要求, 其构造 简单, 便于 检 查、养护和维修, 同时, 由于采用造桥机施工工艺, 降 低了较大跨水中桥的施 工难度, 降 低了工程成本。 实践证明, 40 m 双线预应力混凝土整孔箱梁是一种 合理的桥跨结构。
( 2) 40 m 箱梁设计不但使结构要满足承载能力 和正常使用极限状态外, 还需确定与设计时速相匹配 的刚度, 满足施工工艺和便于检查、养护和维修的构 造, 使桥跨结构具有安全、舒适、经济、合理的特点。
铁道建筑技术 RA ILWAY CO NSTRUCT IO N TECHNOLOGY 2005 ( 3)
大, 而且随着荷载的增大, 其变形也会增大。也就是 说, 节点坐标随着荷载的增加发生着较大的变化, 各 个单元的长度、倾角也发生了改变。结构刚度矩阵 是几何变形的函数。因此, 平衡方程 {F } = [ K) { !}
双线有车控制, 抗扭设计由单线有车控制。箱梁顶 板间隔 50 cm 设置 1根 5 7 5钢绞线, 普通钢筋均 为直径 16 mm 的 HRB335钢筋, 顶、底板 纵向钢筋 布置间距 10 cm, 腹板纵向钢筋布置间距 15 cm, 箱 梁横向钢筋布置间距 10 cm。
40 m 箱梁按预应力构件设计, 在各施工阶段和 运营阶段均不出现拉应力。 40 m 箱梁的应力状况 见表 1。
荷载 恒载
表 1 40 m 箱梁应力状况
M Pa
预加应力 顶板最顶板最底板最底板最 时的锚下 大应力小应力大应力小应力 钢束控制
应力
运营荷 载下钢 束最大
应力
钢束应 力最大
幅值
43 63 13 72 96 13 45 41 13 950 10 846 650