高烈度區(qū)軌道交通曲線連續(xù)剛構(gòu)設(shè)計(jì)分析

劉騫儒

摘? 要：文章著重介紹了某高地震烈度區(qū)軌道交通高架段（59+100+57）m曲線連續(xù)剛構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)尺寸擬定、靜力計(jì)算、動力計(jì)算等。

關(guān)鍵詞：高烈度;曲線;連續(xù)剛構(gòu);預(yù)應(yīng)力

中圖分類號：TM76? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）36-0086-02

Abstract： This paper focuses on the design of the（59+100+57） m-curve continuous rigid frame of the elevated section of rail transit in the high seismic intensity area， including the structure size， static calculation and dynamic calculation.

Keywords： high earthquake intensity; curve; continuous rigid frame; prestressing force

1 工程概況

軌道交通高架區(qū)間上跨雙向六車道高速公路，曲線半徑500m，橋梁高度26m， 抗震設(shè)防烈度為8度，地震動峰值加速度值為0.20g，采用結(jié)構(gòu)為（59+100+57）m連續(xù)剛構(gòu)，該橋?yàn)楦呒軈^(qū)間的控制性工程。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）橋梁主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為100年。

（2）設(shè)計(jì)最高運(yùn)行速度：

80km/h。

（3）線路：雙線線路，線間距4.2m，位于R=500m的圓曲線、緩和曲線和直線上。

（4）車型及編組：B型車，設(shè)計(jì)荷載采用6輛編組，列車軸重≤140kN。

3 主要結(jié)構(gòu)尺寸

3.1 連續(xù)箱梁構(gòu)造

（1）結(jié)構(gòu)尺寸：梁體采用單箱單室、直腹板、變截面箱形結(jié)構(gòu)，一聯(lián)總長217.165m（含梁縫），邊支座中心至梁端距離0.75m，計(jì)算跨度為（59.150+100+57.715）m，箱梁頂寬10.3m，底寬6.3m，中支點(diǎn)梁高5.8m，跨中及邊支點(diǎn)梁高為3.2m，梁底曲線采用二次拋物線。懸臂長為2.0m，頂板厚0.35～0.7m，底板厚0.35～1.1m，腹板厚0.43～1.2m，邊支座中心橫向間距為4.6m，全聯(lián)梁在中支點(diǎn)和邊支點(diǎn)處設(shè)置橫隔板，橫隔板均設(shè)置過人洞，中支點(diǎn)處橫隔梁厚3.0m，邊支點(diǎn)橫隔梁厚1.5m，因本聯(lián)梁位于曲線上，在中跨跨中設(shè)置0.5m的中隔墻。

（2）梁段劃分：梁段按施工順序共劃分為13種43個(gè)梁段，懸臂澆筑法施工。

（3）梁體曲線曲做，橫向結(jié)構(gòu)尺寸保持徑向不變，支座沿徑向布置，見圖1。

（4）中墩為剛構(gòu)墩，采用矩形截面實(shí)體墩，縱向?qū)?/p>

300cm，橫向630cm，橫向與梁底同寬。邊墩上設(shè)置支座，墩型為花瓶型，構(gòu)造同本段落簡支梁墩型。墩底縱向330cm，橫向420cm?；A(chǔ)均采用鉆孔灌注樁。

3.2 預(yù)應(yīng)力體系

梁體按縱、豎雙向預(yù)應(yīng)力體系設(shè)計(jì)，縱向按全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)。

縱向預(yù)應(yīng)力筋采用鋼絞線，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860MPa，彈性模量Ep=1.95×105Mpa，其技術(shù)條件應(yīng)符合《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224-2014）的規(guī)定。

豎向采用JLM-32精軋螺紋鋼錨具，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為fpk=830MPa，彈性模量為Ep=200GPa，其技術(shù)條件符合GB/T20065-2006標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4 結(jié)構(gòu)分析

4.1 計(jì)算參數(shù)及荷載

（1）混凝土：箱梁采用C55混凝土，混凝土彈性模量為3.60x104MPa，考慮恒載增大系數(shù)后容重采用26.5kN/m，極限抗壓強(qiáng)度37.0MPa，極限抗拉強(qiáng)度3.30MPa。環(huán)境相對濕度70%，預(yù)應(yīng)力梁二期恒載加載齡期不小于60天，徐變齡期計(jì)算至3600天。

（2）預(yù)應(yīng)力鋼筋：縱向、豎向預(yù)應(yīng)力鋼束管道摩阻系數(shù)μ=0.23，管道偏差系數(shù)k=0.0025。縱向預(yù)應(yīng)力鋼束一端錨具回縮6mm，松弛損失0.03σcon，豎向預(yù)應(yīng)力鋼束一端錨具回縮1mm，松弛損失0.05σcon。

（3）活載：活載綜合影響系數(shù)按鐵路基本規(guī)范計(jì)算。

（4）基礎(chǔ)不均勻沉降：考慮相鄰兩橋墩基礎(chǔ)不均勻沉降值取1cm。

（5）溫度力：整體升溫按25℃考慮，整體降溫按20℃考慮（不含混凝土收縮影響），混凝土線膨脹系數(shù)為0.00001，橋面板升溫7℃對結(jié)構(gòu)的影響。

（6）施工臨時(shí)荷載：掛籃重（含施工機(jī)具、人員等），每套掛籃按700KN考慮。

4.2 靜力計(jì)算

采用西南交大編制的《曲線橋梁結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)》（ASCB）程序?qū)ο淞哼M(jìn)行施工階段和運(yùn)營階段的縱向平面靜力分析計(jì)算。梁部計(jì)算模式共劃分108個(gè)單元，109個(gè)節(jié)點(diǎn)，共33個(gè)施工階段，全橋梁部采用C55混凝土，考慮混凝土的收縮徐變，分別考慮主力、主力+附加力兩種荷載組合。

4.2.1 箱梁縱向計(jì)算

由于地質(zhì)條件相對較好，近似按承臺底部固接考慮，主墩與主梁固接。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(jì)規(guī)范》要求分別對混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼束的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行控制。

4.2.2 箱梁橫向分析

箱梁橫向按支承在主梁腹板中心線下緣的箱形框架計(jì)算，由于箱梁為單箱單室截面，兩道腹板下緣的支承剛度相同，據(jù)此檢算頂板底板腹板的厚度并配置鋼筋。

5 動力分析

采用Midas Civil建立全橋模型，分別對梁體的扭轉(zhuǎn)變形、整體結(jié)構(gòu)的自振頻率、多遇地震、罕遇地震進(jìn)行了計(jì)算，見圖2。

通過表1，可以看出該橋橫向一階自振周期2.0s。要想減小橫向自振周期，在其上部結(jié)構(gòu)一定的情況下就必須增加下部結(jié)構(gòu)的剛度，也就是增加下部結(jié)構(gòu)的尺寸。但是增加下部結(jié)構(gòu)的尺寸的同時(shí)下部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量也在相應(yīng)增加，這對減小該橋的自振周期又是不利的。自振周期隨下部結(jié)構(gòu)尺寸的增加變化非常緩慢。結(jié)合今年來在客貨共線鐵路、高速鐵路的大量連續(xù)剛構(gòu)的設(shè)計(jì)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，采取了適當(dāng)?shù)淖哉裰芷谝蟆?/p>

在常規(guī)力和多遇地震作用下，剛構(gòu)墩和邊墩均處于彈性狀態(tài)。在罕遇地震作用下，采用延性設(shè)計(jì)，橋墩發(fā)生屈服。按這目標(biāo)進(jìn)行墩身配筋計(jì)算，橋墩的位移延性比滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)束語

本橋的設(shè)計(jì)表明曲線連續(xù)剛構(gòu)能很好適應(yīng)軌道交通的線路平面要求，強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范要求，而且跨越能力強(qiáng)，對高等級公路施工干擾小。曲線連續(xù)剛構(gòu)值得在后續(xù)的軌道交通高架橋梁建設(shè)中大力推廣。

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