_70_125_70_m跨铁路转体连续梁桥设计_刘润舟

长期效应组合下结构正应力
最小压应力 3. 2 5. 1 最大拉应力 无 无
MPa 最小拉应力 无 无
最大压应力 11. 6 9. 9
铁道标准设计
ＲA ILW A Y
STA N DA ＲD
DESIG N
2013 （ 12 ）
刘润舟—（ 70 + 125 + 70 ） m 跨铁路转体连续梁桥设计 表2
DESIG N
2013 （ 12 ）
·桥
梁·
刘润舟—（ 70 + 125 + 70 ） m 跨铁路转体连续梁桥设计
+ 70 ） m 转体预应力混凝土连续梁桥 4 个桥型方案的 比选， 最终确定采用 （ 70 + 125 + 70 ） m 转体预应力混 凝土连续梁桥方案。 3 主梁结构设计
梁体采用三向预应力体系。纵向预应力钢束主要 s 采用 15 15. 2 抗拉强度标准值为 f pk = 1 860 MPa 的高 强度低松弛钢绞线， 预应力管道采用金属波纹管成孔 ， 张拉端及固定端锚具采用圆锥形锚具； 横向预应力钢 筋采用 3 15. 2 型预应力束， 扁形金属波纹管成孔， 单 端张拉； 竖向预应力筋采用 JL32 精轧螺纹钢筋， 其抗 拉强度标准值 f pk = 930 MPa。 4 结构整体计算 计算原则及参数 （ 1 ） 梁体自重： 26. 25 kN / m3 。 （ 2 ） 二期恒载： 51. 5 kN / m。 （ 3 ） 汽车荷载： 按城 － A 级采用。 （ 4 ） 温度荷载： 结构沿截面均匀温度变化产生的 内力按结构整体升、 降温 20 ℃ 计算； 非均匀温度变化 按照采用沥青混凝土桥面铺装对应温度基数 ， 即正温 T2 = 5. 5 ℃ ， 差时梯度温度 T1 = 14 ℃ ， 反温差为正温差 乘以 － 0. 5 。 （ 5 ） 预应力钢筋参数： 钢束与管道壁间的摩阻系 数 μ 取 0. 23 ， 管道偏差系数 κ 取 0. 0015 ， 锚具回缩量 每端取 6 mm， 锚下控制应力取1 395 MPa。 （ 6 ） 不均匀沉降： 每支点按 20 mm 考虑。 （ 7 ） 混凝土收缩徐变： 按 10 年采用。 4. 2 计算方法
［12 ］ ， 截面连续箱梁桥 其平面位于半径 1 500 m 的圆曲 线上， 桥面全宽 26. 5 m， 主跨跨度为 125 m， 跨越 （ 南 ）
昌九（ 江） 城际铁路、 京九铁路， 桥梁中心线与铁路线 路斜交， 斜交角度为 79°15'23″。桥下净空满足电力牵 引区段双层集装箱桥梁建筑限界的要求 ， 净高不低于 8. 5 m， 并考虑转体半径范围内可能存在有关设备影 响， 成桥后桥下净高为 9. 65 m。 该桥为两幅桥在同一 个桥墩上转体， 其转体总质量达14 510 t， 在我国目前 在建及已建成的转体连续梁桥 2 桥位、 桥型比选
0509 ； 修回日期： 20130527 收稿日期： 20132005 年毕业于兰州交通大学， 作者简介： 刘润舟（ 1982 —） ， 男， 工程师， 工学学士。
1
概述
共安大桥全长约 750 m， 双向 6 车道， 行车速度 40 km / h， 主桥为（ 70 + 125 + 70 ） m 三跨预应力混凝土变
5
转体施工 系统组成 转体
［89 ］
5. 1
系统由转动、 牵引和平衡系统组成， 其核 ［1012 ］ （ 4 ） ， 心部件是球铰 图 球铰安装在上下承台中， 在 连续张拉千斤顶的作用下可绕桥墩中心的一根定位钢 轴转动， 从而带动上部结构整体旋转。 当转体结构处 转体结构发生倾斜时 于平衡状态时由下部球铰支承， 由球铰和撑脚共同支承。
LIU Ｒunzhou
（ Nanchang Ｒailway Survey and Design Institute Co． ，Ltd． ，Nanchang 330002 ，China）
Abstract： Crossing above both the NanchangJiujiang Intercity Ｒailway and BeijingKowloon Ｒailway，the main bridge of Gong'an Bridge is a continuous prestressed concrete girder bridge with the span arrangement of （ 70 + 125 + 70 ） meters． This thesis introduced how to select the bridge site and bridge type，how to design the bridge structure，how to select the calculation parameters，and how to erect the girder by swing method． Meanwhile， by using finite element software named Dr． Bridge， the bridge structure was calculated and analyzed longitudinally and transversely， and the results show that all the structural strengths，stresses，displacements，etc． can accord with the relevant provisions of the design codes． Key words： highway bridge； bridge over railway track； continuous girder； static calculation； girdererecting by swing method； design 2. 1 桥位比选 共安大桥位于江西省九江市德安县开发区 ， 跨越 德安站站场内（ 南） 昌九（ 江） 城际铁路及京九铁路 （ 共 9 股道） ， 分别为货场线 2 股道， 京九线 3 股道和昌九 城际铁路 4 股道。 大里程方向有德安站高站台、 站房 及雨棚等建（ 构） 筑物， 小里程方向为 2 － 12 m 排水框 架桥， 故拟定桥位在两者之间， 与京九下行线交叉里程 为 K1365 + 564 。 2. 2 桥型比选 由于桥型选择关系到跨度组成、 施工方法及工程 投资等诸多因素， 根据安全、 适用、 耐久、 经济的桥梁设 计原则及桥位处路基宽度达 70 m 以上的实际情况， 并 综合考虑各种桥型结构受力的合理性、 技术先进性且 施工时桥梁结构及模板、 机具设备等不得侵入限界、 不 影响路基边坡稳定及线路排水侧沟等因素， 经过 （ 100
跨线桥跨度的确定除应满足结构受力合理性外 ， 《铁路技术管理规程 》 还应满足 有关限界、 线路设备安 全、 路基边坡稳定及临近既有线施工对既有线影响等 诸多因素， 需经过全面调查并进行方案比选后确定。 而连续梁结构具有结构刚度大， 施工工艺成熟， 外形曲 线优美等特点， 结合跨越铁路相关要求， 且转体施工方 故转体连 法能有效减少跨线桥对既有线运营的影响 ， 续梁桥具有较好的经济和社会效益， 已经越来越多地 应用于上跨公路、 铁路立交桥中。 参考文献：
表4
短期效应组合下结构主应力
最大主拉应力 － 0. 97
最大主压应力 15. 2
图5
转体系统平面（ 单位： cm）
5. 2
MPa
转体过程
表5
标准效应组合下结构主应力
最大主拉应力 － 0. 97
最大主压应力 16. 1
施工时先在路基外顺线路方向挂篮悬臂浇筑两幅 箱梁各节段， 至形成转体前长达 123 m 最大悬臂状态 T 构［13-14］后， 进行称重以明确梁体施工过程中的不平 同时确定转体所需配置的平衡重。 转体速度 衡状态， 约为 0. 02 rad / min， 转动角度为 80° ， 单个 T 构转体用 时约 80 min。 转体到位后立即进行封铰， 以避免球铰 。 再发生微小转动引起梁体的较大位移 6 结语
验算部位 上缘 下缘
·桥
梁·
短期效应组合下结构正应力
最小压应力 0. 9 2. 8 最大拉应力 无 无
MPa 最小拉应力 无 无 MPa 最小拉应力 无 无 MPa
最大压应力 15. 2 11. 5
表3
验算部位 上缘 下缘
标准组合下结构正应力
最小压应力 0. 9 3. 1 最大拉应力 无 无
最大压应力 16. 1 12. 2
［3 － 7 ］
中较为罕见。
+ 100 ） m 挂篮施工后转体平行双索面独塔斜拉桥、 （ 54 + 90 + 54 ） m 悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥 、 （ 35 + 125 + 35 ） m 中承式钢管混凝土拱桥和 （ 70 + 125 67
铁道标准设计
ＲA ILW A Y
STA N DA ＲD
+ 中图分类号： U448. 21 5
文献标识码： A
2954 （ 2013 ） 12006703 文章编号： 1004-
Design of （ 70 + 125 + 70 ） m Continuous Girder Bridge by Swing Method Crossing above Existing Ｒailways
图2
跨中及支点处横断面（ 单位： cm）
图3
1 /2 计算模型节段划分（ 单位： cm）
4. 3
施工阶段划分
要求。 计算结果表明在各控制组合作用下， 梁体应力分 ， 、 布较为均匀 箱梁顶 底板均未出现拉应力， 并有一定 的压应力储备， 主要静力计算结果见表 1 ～ 表 5 ， 表中 数据表明结构能够满足全预应力构件的要求 。
4. 1
图1
全桥立面布置（ 单位： m）
采用桥梁博士及 BSAS 两套有限元软件进行整体 15 个不同截面， 计算， 主梁划分为 83 个单元， 边支点 及中支点处取其附近截面， 不模拟横隔板， 其自重以集 中力形式作用于支点处。 根据不同施工阶段， 激活相 应单元、 施加该阶段荷载并张拉预应力钢束模拟施工 ， 过程 静力计算模型如图 3 所示。
表1
验算部位 上缘 下缘
主要施工步骤为对称悬臂浇筑箱梁节段、 张拉相 、 、 、 、 、 应节段的预应力筋 称重 配重 转体 封铰 浇筑边跨 直线段、 浇筑边跨合龙段、 张拉边跨合龙钢束、 浇筑中 跨合龙段， 张拉中跨合龙钢束、 施工桥面系。据此共划 分为 40 个施工阶段。 4. 4 静力计算结果 经计算， 荷载短期效应组合计算的长期挠度为 66 mm， 在消除自重产生的长期挠度后主梁的最大挠度为 46 mm， 不超过计算跨度的 L /600 = 208 mm， 符合规范 68
·桥
Baidu Nhomakorabea
梁·
（ 70 + 125 + 70 ） m 跨铁路转体连续梁桥设计
刘润舟
（ 南昌铁路勘测设计院有限责任公司 ，南昌 330002 ） 摘 要： 共安大桥主桥上跨昌九城际 、 京九铁路， 采用（ 70 + 125 + 70 ） m 预应力混凝土连续梁， 对桥位和桥型确定、
桥梁结构设计和计算参数选取 ， 以及转体施工方案进行介绍 。采用有限元软件桥梁博士对桥梁结构进行纵向计算 分析， 结果表明结构强度、 应力、 位移等均满足设计规范的有关规定 。 关键词： 公路桥； 跨线桥； 连续梁； 静力计算； 转体； 设计
s
主桥计算跨度为 （ 70 + 125 + 70 ） m， 主梁采用双 中支点梁高 7. 0 m， 边支点梁高 3. 2 幅单箱单室截面， m， 箱梁底宽 7. 0 m， 两侧悬臂长度均为 3. 0 m， 箱梁顶 宽 13 m， 翼缘悬臂板端部厚 20 cm， 根部厚 70 cm， 其间 折线变化。 梁体边支点及中支点处设端横梁及中横 梁， 端横梁厚 1. 5 m， 中横梁厚 3. 6 m。 边支座至梁端 0. 7 m， 3 主梁单幅设 个合龙段， 合龙段长度 2. 0 m。箱 梁支点底部为满足放置支座的尺寸要求 ， 底部加宽至 7. 6 m。主梁边跨、 中跨之比为 0. 56 /1 ， 中支点梁高与 跨中梁高与跨度之比为 1 /39. 1 。 跨度之比为 1 /17. 86 ， 梁顶设 2. 0% 的横坡， 梁底板水平， 梁底曲线及底板厚 度均采用二次抛物线变化， 曲线变化段长度 54 m。 箱 梁横断面顶板厚度为 30 cm， 底板厚度为 30 ～ 80 cm， 腹板厚度为 50 ～ 80 cm， 顶板、 底板及腹板在支点及其 附近截面局部加厚， 其立面布置见图 1 ， 跨中及中支点 横截面见图 2 。