前言:本站為你精心整理了略說高鐵搖橋的設計特點范文,希望能為你的創作提供參考價值,我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文,歡迎咨詢。
選擇本橋主梁采用懸澆法施工,因跨度較大,所以主梁墩頂負彎矩較大,同時主墩承受較大的恒載。上述情況均有可能成為設計控制因素,為此盡量減少懸澆長度的施工方法對本橋顯得很重要。本橋結合現場地形,主梁兩端各設置了長達19m的現澆段,大大減少了懸澆長度,降低了主梁的墩頂負彎矩和主墩承受的豎向恒載,取得了良好的效果。鋼束布置優化為避免豎向預應力筋損失過大引起的腹板主應力狀態惡化導致的大跨度主梁下撓增大,每個懸澆節段的每側腹板均設置2束下彎鋼束,同時鋼束盡量向底板方向延伸。設計中綜合考慮頂板和腹板縱向鋼束布置,經優化,在頂板豎向只布置1排縱向束,因此,頂板厚度不受構造控制,而按受力需要采用35cm厚。頂板厚度減薄后結構圬工量減少,自重降低,整體改善了梁體受力狀態。該橋梁部混凝土每延米19郾9m3,鋼束每延米1286kg,在相近跨度的類似結構中是較為節省的。收縮徐變控制近幾年,在我國修建的大跨連續梁(剛構)橋中,箱梁跨中下撓病害較為普遍,其中徐變是重要的影響因素。徐變變形隨時間的增長而增大,一般前3年影響較大,3年過后變形減緩。初始加載齡期越短徐變速率對撓度的后期影響越大,隨時間的增長混凝土梁的剛度越來越大,初始加載齡期在60d時徐變速率對撓度的后期影響非常小。為減小徐變的影響,主梁設計時盡量減小上、下緣的恒載應力差,使梁體在恒載作用下趨近于軸壓狀態。經計算本橋二期恒載上橋時間按全聯合龍后90d計算,理論計算殘余徐變拱度值跨中為-7郾7mm,滿足使用要求。
2下部結構設計特點
下部結構設計2郾3郾1搖主墩構造主墩采用矩形空心墩,墩頂及墩底分別設置2m和10郾2m的實體段,下端實體段的高度主要結合河道百年水位確定。主墩墩高47郾5m,墩身縱向上下等寬,寬度為10m;橫向為變寬設計,墩頂橫向寬度7郾9m,底寬14郾4m。墩頂縱、橫向壁厚分別為1郾6m、1郾4m。縱向內坡為直坡;橫向外坡為14頤1,橫向內坡為18頤1。墩底以上10m設置圓包頭。墩底實體段頂部對稱設2個排水孔,其上每隔4m在墩身周圍交錯設置通風孔,直徑0郾2m,孔口用鋼筋織成的井字網封護。墩身材料分界線(梁底以下2m)以下采用C50混凝土,以上采用與梁體同強度等級的C55混凝土。為提高墩底實體段及墩頂與梁體相接段混凝土的抗裂性及耐久性,在上述部位采用纖維混凝土。主墩構造見圖6。在確定該橋主墩形式時,分別對矩形空心墩和雙壁墩進行了動、靜力分析,經過計算分析比較后,確定采用矩形空心墩,其優點如下:矩形空心墩的縱、橫向剛度及抗扭剛度大,增加了懸臂施工及最大懸臂時的搖安全度;在橋墩縱、橫向位移及橫向剛度基本一致的前提下,雙壁墩較矩形空心墩截面尺寸大,導致基礎圬工量增加;空心墩橫向自振頻率明顯優于雙壁墩;張家鄢溝百年設計流量854m3/s,山區溝道洪水來勢兇猛,加帶大量泥石,采用墩底設置實體段的空心墩更有利于保證橋墩安全。2郾3郾2搖主墩基礎橋址區大部分分布三疊系上統砂巖、泥質砂巖、砂質泥巖,基本承載力400~800kPa;局部表覆第四系全新統人工堆積層、上更新統風積層新黃土及第四系上更新統坡積層粗角礫土,中更新統風積層老黃土,基本承載力60~550kPa。主墩采用鉆孔樁基礎,樁徑2m,共20根,樁長27m,樁尖嵌入800kPa砂巖,按柱樁設計,樁間距按《鐵路橋涵地基與基礎設計規范》控制,采用4郾2m。承臺尺寸17郾9m(縱)伊24郾2m(橫),承臺厚度5m。2郾4搖抗震分析采用MIDAS建立模型,對主橋多遇地震作用下的地震力采用反應譜法進行分析并檢算橋墩和基礎,因本橋地震烈度較低,地震作用不控制設計。采用簡化方法進行延性驗算,結果滿足《鐵路工程抗震設計規范》[8]要求。根據震規要求,本橋提高一級按7度設置抗震措施。同時主墩鋼筋布置執行震規提出的延性配筋要求。
3搖主橋縱橫向剛度及動力特性
搖自振頻率主橋的自振頻率在很大程度上能反映出主橋剛度的大小,也就反映出主橋的動力特性,因此,分析主橋動力特性時應首先要準確地計算主橋的自振頻率及各階頻率對應的振形特點。經分析計算,主橋前10階自3郾2搖縱橫向剛度對于大跨度連續梁和剛構體系的全橋整體橫向自振周期限值,鐵路橋梁規范尚沒有相關規定。本橋的橫向剛度控制參考執行《關于南昆鐵路四座大橋橫向剛度的補充技術要求》,按其要求,其橫向第1自振周期按T1臆0郾011L0s,且T1臆1郾7s控制。本橋第1振形的自振周期為1郾057s,滿足要求。墩身的縱、橫向抗推剛度直接影響墩頂的縱、橫向水平位移,如剛度過小,則會加大墩頂的縱、橫向水平位移。因此檢算墩頂的水平位移也是控制墩身抗推剛度的指標之一。根據《鐵路橋涵設計基本規范》的規定,墩頂順橋方向的彈性位移應符合駐臆5Lmm的規定,本橋主墩墩頂最大縱向位移為35mm,滿足要求。墩頂橫橋方向的彈性位移的控制參考了《關于南昆鐵路四座大橋橫向剛度的補充技術要求》,主墩墩頂最大橫向位移為12mm,滿足駐臆4Lmm的要求。搖車橋耦合動力仿真分析采用空間有限元方法建立其全橋動力分析模型,考慮了橋墩與基礎的影響,對橋梁在C62貨車、SS8牽引準高速車輛、國產先鋒號動力分散式動車組、中華之星動力集中式車組作用下的車橋空間耦合振動進行了分析,評價了橋梁的動力性能以及列車運行安全性與舒適性(平穩性)。主要結論如下:C62貨物列車、SS8牽引準高速列車集中式動車組通過橋梁時,列車運行安全性得到保障;在C62貨物列車以60~80km/h速度運行時,機車車輛豎向與橫向運行平穩性均達到“良好冶;速度達到90km/h時,其橫向運行平穩性為“合格冶;在SS8牽引準高速列車以160~180km/h速度運行時,車輛豎向與橫向行車舒適度均能夠達到“良好冶;速度200km/h運行時,車輛豎向舒適度能達到“良好冶,橫向舒適性為“良好冶。
作者:肖瓊單位:廣元地鐵行政