京沈客專大營子特大橋連續(xù)梁設(shè)計

坑建秋

（中鐵十九局集團(tuán)第三工程有限公司　遼寧沈陽　110136）

京沈客專大營子特大橋連續(xù)梁設(shè)計

坑建秋

（中鐵十九局集團(tuán)第三工程有限公司遼寧沈陽110136）

京沈客專大營子連續(xù)梁是京沈客專連續(xù)梁的重點工程。從箱梁的構(gòu)造特點、內(nèi)力分析、預(yù)應(yīng)力布置以及由于張拉空間不足進(jìn)行單端張拉等方面介紹該連續(xù)梁設(shè)計，并用軟件進(jìn)行計算，可為同類鐵路橋梁結(jié)構(gòu)提供有益的參考。

預(yù)應(yīng)力張拉客運專線鐵路連續(xù)梁橋梁設(shè)計

1　概述

京沈客專大營子特大橋上部結(jié)構(gòu)采用無砟軌道（40+64+40）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，采用橋位懸臂灌筑施工。本連續(xù)梁全長145.5 m，里程范圍DK327+373.81～DK327+519.58。梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)。箱梁頂寬12.6 m，箱梁底寬6.7 m。頂板厚度除梁端附近外均為38.5 cm，底板厚度40至80cm，按直線線性變化，腹板厚48至90 cm，按折線變化。全聯(lián)在端支點、中支點處共設(shè)4個橫隔板，橫隔板設(shè)有孔洞，供檢查人員通過。橋面寬12.6 m。

梁全長為145.5 m，計算跨度為40+64+40 m，中支點處梁高6.05 m，跨中10 m直線段及邊跨13.75 m直線段梁高為3.05 m，梁底下緣按二次拋物線變化，邊支座中心線至梁端0.75 m，橋梁斷面如圖1所示。

圖1　橋梁斷面圖

全橋共劃分為10個節(jié)段，墩頂0#段、邊跨9#段采用支架現(xiàn)澆，主梁其它節(jié)段均采用掛籃懸臂澆筑施工。墩頂0#段澆筑并張拉完成后，安裝掛籃懸臂澆筑1#～7#節(jié)段，采用先合龍邊跨（邊跨合龍段8#節(jié)段），后合龍中跨（中跨合龍段8’#節(jié)段），完成整個上部結(jié)構(gòu)施工。

目前連續(xù)梁大里程側(cè)橋臺已施工施工完成；小里程側(cè)23#～24#墩間簡支梁已澆筑完混凝土，張拉采用兩端張拉，該梁張拉后只封錨未封端。24#墩簡支梁與連續(xù)梁之間的梁縫設(shè)計值為15 cm。連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力鋼束均采用兩端張拉，邊跨梁端張拉構(gòu)造如圖5所示，結(jié)合簡支梁梁端張拉構(gòu)造圖，發(fā)現(xiàn)連續(xù)梁梁端頂板鋼束T10、T12張拉空間為30 cm，底腹板鋼束B12、B10、B9張拉空間為30 cm，底板鋼束B8、B7、B11’、BB1張拉空間為40 cm，均不能滿足實際1.2 m的張拉空間需要。

因連續(xù)梁施工完成后，兩側(cè)梁端無法滿足預(yù)應(yīng)力鋼束張拉空間，因此需將邊跨預(yù)應(yīng)力鋼束T10、T12；B7～B12、B11’改為單端張拉以滿足施工需要，如圖2。

圖2　預(yù)應(yīng)力布置圖

2　主要技術(shù)條件

（1）設(shè)計速度：設(shè)計最高運行速度350 km/h。

（2）線路情況：正線雙線（線間距5.0 m），最小曲線半徑7 000 m，特殊困難條件下5 500 m。

（3）軌道類型：CRTSⅢ型板式無砟軌道。

3　設(shè)計荷載

3.1恒載

（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重按《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》（TB10002.1-2005）采用。（2）附屬設(shè)施自重（二期恒載）二期恒載取140.4kN/m。（3）縱向、橫向預(yù)應(yīng)力筋錨口及喇叭口損失按預(yù)應(yīng)力鋼束錨外控制應(yīng)力的6 %計算，縱向預(yù)應(yīng)力管道摩阻按圓形鍍鋅金屬波紋管成孔計算，管道摩擦系數(shù)取0.26，管道偏差系數(shù)取0.003；松弛損失、收縮徐變及其它各項損失均按《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》（TB10002.3-2005）計算。錨口及喇叭口損失、管道摩阻系數(shù)、管道偏差系數(shù)應(yīng)經(jīng)現(xiàn)場試驗確定，若與設(shè)計值偏差較大（偏差超過±5 %時），應(yīng)重新進(jìn)行檢算、調(diào)整。（4）混凝土收縮和徐變徐變系數(shù)終極值為2.151。收縮應(yīng)變終極值為1.40×10-4。（5）基礎(chǔ)變位（基礎(chǔ)不均勻沉降）相鄰兩支點不均勻沉降Δ= 20 mm

3.2活載

（1）列車豎向活載采用ZK活載。

（2）在ZK豎向靜活載作用下，梁體豎向撓度Δ限值：Δ≤1.1x L/1900， L為計算跨度。

（3）在ZK活載靜力作用下，梁端豎向折角不應(yīng)大于1 ‰。

（4）在列車橫向搖擺力、離心力、風(fēng)力和溫度的作用下，梁體的水平撓度應(yīng)小于或等于梁體計算跨度的1/4000；無砟軌道橋梁相鄰梁端兩側(cè)的鋼軌支點橫向相對位移不應(yīng)大于1 mm。

（5）以一段3m長的線路為基準(zhǔn)， ZK靜活載作用下，一線兩根鋼軌的豎向相對變形量不大于1.5mm。

（6）軌道鋪設(shè)后， 無砟橋面梁的徐變上拱值不應(yīng)大于L/5000且不大于20 mm。

4　結(jié)構(gòu)分析

全橋縱向計算采用程序PRBP4.0版進(jìn)行計算。全橋離散為84個單元，85個節(jié)點。單元坐標(biāo)及詳細(xì)單元劃分見圖3。

圖3　模型圖

4.1計算參數(shù)

（1）二期恒載取140.4 kN/m；

（2）縱向預(yù)應(yīng)力力損失計算錨口及喇叭口損失、管道摩阻按系數(shù)、偏差系數(shù)取所提供的實測值，即孔道摩阻系數(shù)m=0. 255，孔道偏差系數(shù)k=0.00289；

4.2施工階段組合應(yīng)力驗算結(jié)果

施工階段混凝土最大壓應(yīng)力控制值(MPa)：20.10

施工階段混凝土最大拉應(yīng)力控制值(MPa)：-1.736

施工階段組合應(yīng)力結(jié)果如圖4、5。

施工階段上緣最大應(yīng)力10.47 MPa，上緣最小應(yīng)力-0.24 MPa，下緣最大應(yīng)力11.53 MPa，下緣最小-0.59 MPa。

4.3運營階段組合應(yīng)力驗算結(jié)果

運營階段主力下混凝土最大壓應(yīng)力控制值（MPa）：16.750

運營階段主力下混凝土最大拉應(yīng)力控制值（MPa）：0.000

圖4　上緣應(yīng)力圖

圖5　下緣應(yīng)力圖

運營階段主+附下混凝土最大壓應(yīng)力控制值（MPa）：18.425

運營階段主+附下混凝土最大拉應(yīng)力控制值（MPa）：0.000

（1）運營階段正應(yīng)力驗算結(jié)構(gòu)如表1。

表1　運營階段各截面正應(yīng)力結(jié)果（MPa）

（2）運營階段預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力驗算結(jié)果

運營階段最大鋼束應(yīng)力限值（MPa）： 1116

運營階段最大鋼束應(yīng)力幅限值（MPa）：140

運營階段預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力計算結(jié)果最大預(yù)筋應(yīng)力 1082MPa，最小預(yù)筋應(yīng)力 707 MPa最大應(yīng)力幅35.1MPa。

（3）運營階段正截面強(qiáng)度驗算結(jié)果

運營階段主力時的強(qiáng)度安全系數(shù)允許值：≥2.20

運營階段主加附時的強(qiáng)度安全系數(shù)允許值：≥1.98

運營階段正截面強(qiáng)度驗算結(jié)構(gòu)如表2。

表2　運營階段正截面強(qiáng)度

（4）運營階段截面抗裂系數(shù)驗算結(jié)果

運營階段混凝土截面抗裂安全系數(shù)允許值：≥1.20

運營階段截面計算抗裂系數(shù)：主力下為1.43，主力+附加力為1.3

（5）運營階段主應(yīng)力驗算結(jié)果

運營階段混凝土最大主壓應(yīng)力控制值（MPa）：20.10

運營階段混凝土最小主拉應(yīng)力控制值（MPa）：-3.10

運營階段主應(yīng)力結(jié)果：最大主應(yīng)力12.54MPa，最小主應(yīng)力-2.59 Mpa。

從計算可以看出，計算結(jié)果滿足設(shè)計規(guī)范要求。

5　車橋動力分析

利用車橋耦合振動分析理論，采用有限元方法建立列車—橋梁空間振動分析模型，進(jìn)行了橋梁在高速列車作用下的車橋空間耦合振動響應(yīng)分析，結(jié)果表明，在各計算工況下連續(xù)梁能夠有良好的動力特性及列車走行性。

6　結(jié)論與建議

（1）根據(jù)規(guī)范（TB10002.3-2005）以及(TB10621-2014)對主梁進(jìn)行各項檢算，各施工階段及運營階段的混凝土應(yīng)力、預(yù)筋應(yīng)力、正截面強(qiáng)度、抗裂安全系數(shù)以及變形均滿足規(guī)范要求。

（2）張拉預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)按照設(shè)計規(guī)范進(jìn)行，預(yù)應(yīng)力鋼束要定位準(zhǔn)確。施工過程中應(yīng)對預(yù)應(yīng)力進(jìn)行雙控，根據(jù)實際鋼束張拉情況進(jìn)行施工監(jiān)控計算，做好線形監(jiān)控，使梁體線形滿足設(shè)計要求。

（3）縱向預(yù)應(yīng)力鋼束比較多，施工時要避免和其他構(gòu)件沖突。梁端長度劃分盡可能一致。

[1]TB10002.1-2005,鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范[S]北京:中國鐵道出版社,2005

[2]TB10621.1-2009,高速鐵路設(shè)計規(guī)范(試行)[S]北京:中國鐵道出版社,2009

[3]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].北京:中國鐵道出版社,2005

Design for the Continuous Beam of Dayingzi Large Bridge of Beijing to Shenyang Passenger Dedicated Line

KENG Jian-qiu
(No.3 Engineering Corporation Limited of China Railway 19th Bureau Group Co., ltd，Shenyang110136)

This paper introduces the design of continuous beam from several aspects. These aspects include structural characteristics of box girder, internal force analysis, prestressed arrangement and single-ended tension because of the lack of space and so on. A software was utilized as the numerical method. It can provide useful reference for the similar railway bridge structure.

prestressed tensionpassenger dedicated linerailway continuous beambridge design

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A

1673-1816(2015)04-0001-05

2015-10-14

坑建秋（1986-），男，河北保定人，助工，研究方向充實鐵路施工技術(shù)。