大跨度鐵路橋梁箱梁橫向計算分析

張志躍

(中鐵七局集團第三工程有限公司，陜西西安710032)

新建昆(明)玉(溪)鐵路是我國鐵路網(wǎng)的重要組成部分，國鐵Ⅰ級，一次雙線，速度目標(biāo)值客車200km/h、貨車120km/h，復(fù)雜的地形、地質(zhì)條件決定了其工程種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。本文結(jié)合昆玉線無砟軌道連續(xù)梁的設(shè)計，分析了箱梁橫向環(huán)框計算。

1 工程實例

縱向取1m梁段，按照支撐設(shè)在腹板底端的橫向框架為結(jié)構(gòu)模型，采用橋梁結(jié)構(gòu)專用有限元程序進行計算。橫向共82個節(jié)點，82個單元，單元劃分詳見圖1單元布置圖。

圖1 單元布置

計算混凝土收縮徐變時，環(huán)境條件按野外一般條件計算，相對濕度取70%。根據(jù)老化理論計算混凝土的收縮徐變，系數(shù)如下。

①徐變系數(shù)終極值:2.0(混凝土齡期3～5d)。②徐變增長速率:0.0055。③收縮速度系數(shù):0.00625。④收縮終極系數(shù):0.00016。

在溫差力作用下，由于構(gòu)件截面纖維間溫差不同，纖維間相互約束引起溫度自約束應(yīng)力，對靜定和超靜定結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生附加力。另一方面，構(gòu)件在溫差荷載作用下產(chǎn)生的變形受到結(jié)構(gòu)外部或內(nèi)部的約束，從而產(chǎn)生約束應(yīng)力，稱為溫度次應(yīng)力。年溫度變化荷載作用下，結(jié)構(gòu)整體發(fā)生升溫或降溫，僅在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件變形受到約束時產(chǎn)生附加力。年溫度變化幅度取溫度最高與最低月平均變化值，設(shè)計中將其作為設(shè)計依據(jù)。日照溫差及寒潮溫差示意圖如圖2所示。

圖2 日照溫差及寒潮溫差示意

荷載橫向分布示意如圖3所示。

圖3 荷載橫向分布示意圖

具體荷載計算如下。

(1)道槽擋墻集中力:0.233×25=5.825kN

(2)電纜槽等荷載:[5.032+(0.815+0.034+0.034+0.12888)×25］/1.95=11.99/1.95=6.15kN/m

(3)護欄集中力:6.125+0.21×25=11.375kN

(4)電化柱:5kN

(5)活載集中力擴散為均布活載:250÷1.6÷2.8=55.8kN/m

(6)軌道均布荷載:q=26.1/2.8=9.32kN/m

(7)防水層:0.14×23=3.22kN/m

2 計算結(jié)果分析

運營階段彎矩包絡(luò)圖如圖4所示。

圖4 運營階段彎矩包絡(luò)圖

運營階段組合Ⅰ～Ⅲ應(yīng)力包絡(luò)圖分別如圖5～圖7所示。

圖6 運營階段組合Ⅱ包絡(luò)圖

圖7 運營階段組合Ⅲ包絡(luò)圖

根據(jù)上述圖形指導(dǎo)配筋，需采用4－j15.24低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，間距50cm。限于篇幅，計算結(jié)果從略。

[1]TB10002.3－2005鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S］

[2]劉興法．預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的溫度應(yīng)力分析[M］．北京:人民交通出版社，1991