铁路预应力混凝土连续槽形梁研究.pdf
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1、铁路预应力混凝土连续槽形梁研究 陈铭 ( 中铁第五勘察设计院集团公司桥梁院,北京1 0 2 6 0 0 ) 摘要:槽形梁目前在我国铁路建设中应用较少,已建成的最 大跨度只有4 0m ,在特殊条件下采用槽形梁能较大程度地降低 有效建筑高度。具有较好的经济性。槽形梁空间受力特征明 显,需要借助大型有限元程序进行梁板模型及实体模型分析, 计算工作量大。铜九铁路跨越3 1 8 国道大桥采用( 4 0 + 6 4 + 4 0 ) m 单线预应力混凝土连续槽形梁结构,该桥已建成通车并 进行了通车试验,通过对连续槽形梁的三维有限元整体空间分 析,系统揭示了在竖向荷栽作用下连续槽形梁的空间作用特 性,为更大跨
2、度的铁路连续槽形梁的建造提供借鉴。 关键词:铁路桥梁;槽形梁;预应力混凝土;研究 中图分类号:U 4 4 2 5文献标识码:A 文章编号:1 0 0 4 2 9 5 4 ( 2 0 0 9 ) 0 6 0 0 3 9 0 3 1 概述 预应力混凝土槽形梁是一种下承式桥梁结构形 式,当桥下净空受限制时,采用槽形梁能够有效降低桥 收稿日期:2 0 0 9 一0 1 2 0 ;修回日期:2 0 0 9 一0 3 1 6 作者简介:陈铭( 1 9 6 9 一) ,男,高级上程师,1 9 9 3 年毕业于西南交通 大学桥梁1 :程专业,工学学士。 H l - o q 。_ p - 州h 一m m _ 。
3、一H - I p _ - H 。m - - 表5 主拱拱肋提升塔稳定系数 圈6 主拱中段提升施工 表6主拱中段提升过程塔顶位移 m m 铁道标准设计R A I L W A YS T A N D A R DD E S I G N2 0 0 9 ( 6 ) 桥梁 面至梁底的建筑高度,缩短桥梁总长,减少拆迁费用。 与同跨度的钢桁梁比较,则可节省钢材,减少噪声。槽 形梁目前在国际上应用较多,国内在铁路和公路桥梁 上也有此种工程实例。我国在1 9 8 1 年到1 9 8 2 年分别 建成怀柔2 0m 跨度的双线槽形梁和通县西2 4m 跨度 的单线槽形梁桥,在1 9 9 5 年建成了( 2 5 + 4 0
4、 + 2 5 ) m 跨度的葛水河连续槽形梁桥。但由于槽形梁结构受力 具有明显的空间效应,需要采用大型空间结构分析软 件进行实体分析,相应的研究和应用都较少,更缺乏具 体的经验和理论公式。 铜九铁路跨越3 1 8 国道处,受线路高程及桥下国 道净空的限制,采用了建筑高度低、刚度大的( 4 0 + 6 4 + 4 0 ) m 单线预应力混凝土连续槽形梁结构,针对连 续槽形梁结构形式和细节进行详尽的介绍。 2 主要构造特点 该桥位处原设计为3 2m 简支梁跨越3 1 8 国道,所 跨国道拟做改线处理,由于交通部门不同意,跨越国道 部分需采用6 4m 跨度,经综合比选,决定采用( 4 0 + 通过计
5、算与实测数据的对比,计算结果能够反映 主拱拱肋提升塔的受力特性。 5结语 新光大桥拱肋采用大节段浮运提升法施工,不但 成拱质量好,而且大大缩短了工期,减少了对主航道的 干扰,取得了良好的经济效益和社会效益。在施工过 程中,通过对主提升塔的监测,主提升塔各阶段的受力 和变形均与计算基本吻合,为大桥的顺利施工起到了 关键的作用。 参考文献: 1 中铁工程设计咨询集团有限公司三跨连续刚构钢桁拱桥关键 技术研究总报告 R 北京:中铁工程设计咨询集团有限公 司2 0 0 7 2 徐升桥,任为东,刘春彦新光大桥的设计与施工 J 铁道勘察, 2 0 0 7 ( 增刊) 3 徐升桥,任为东,李艳明丫髻沙大桥主
6、桥施工关键技术研究 J 铁道标准设汁。2 0 0 1 ( 6 ) 4 】徐升桥,尹浩辉丫髻沙大桥的设计与施工 J 】铁道标准设计, 2 0 0 0 ( 5 ) 5 王元清,姜波,石永久大跨度钢桁拱桥主拱和边段提升支架承 载性能分析 J 铁道科学与工程学报,2 0 0 5 ( 3 ) 3 9 万方数据 桥梁 陈 铭一铁路预应力混凝土连续槽形梁研究 6 4 + 4 0 ) m 预应力混凝土连续槽形梁。槽形梁断面在 方案阶段考虑了腹板及底板均为箱形截面、腹板及底 板均为箱板式截面以及腹板采用箱形截面而底板采用 板式截面的几种方案,综合考虑本桥具有跨度大而结 构建筑高度要求低的特点,选用了箱形腹板而底
7、板采 用板式截面方案。槽形梁梁总宽1 0 9m ,槽内净宽 6 7m 。箱形腹板顶宽2 1i n ,跨中与端支点处腹板高 度为3 5m ,中支点处腹板高4 8m ,支点处加设高0 8 m 的垫块;箱形腹板内设横隔板并在支点处设进人孔。 底板厚度0 5m ,道床板顶设2 的双向排水坡。横断 面构造如图l 所示。 鞫 l ,2 中支点断面1 2 边支点断面 图1主梁横断面( 单位:c m ) 采用C 5 0 混凝土,设双向预应力,纵横向预应力 束均采用1 5 2m m 高强度、低松弛钢绞线。梁部主 要工程数量:C 5 0 混凝土18 0 0n 1 3 ,预应力钢绞线1 0 6 t ,普通钢筋3 4
8、 5t 。 3 预应力混凝土槽形梁的计算方法 槽形梁的设计计算方法一般有加权余量法和整体 分析法。 采用加权余量法分析槽形梁空间作用时,计算分 为两个部分,即平面应力计算和薄板弯曲应力计算。 进行平面应力计算前,必须知道边界条件,即确定道床 板的边界应力。这主要取决于道床板参与主梁共同工 作的情况。对于存在体系转换的连续槽形梁,采用该 方法过于复杂。 采用整体分析法分析连续槽形梁空间作用时,通 过三维有限元模型对连续槽形梁在竖向荷载作用下的 空间特性进行分析,根据箱形腹板及底板的应力分布 情况,可以得出底板参与箱形腹板共同作用的有效宽 度以及剪滞系数,可与平面杆系程序的计算结果进行 校核修正。
9、 4 主要计算过程 4 1 纵向计算 该桥纵向计算采用平面杆系有限元程序B S A S 程序进行计算,按全预应力混凝土构件进行设计。 全桥共划分7 4 个单元,7 5 个节点。计算荷载包括结 构自重、二期恒载、列车活载、桥面温度梯度和支座 不均匀沉降等。全桥共分为4 个施工阶段( 施工阶 段划分见图2 ) ,采用支架现浇法施工,设临时支座。 第一节段浇筑完毕后,张拉对应部分预应力,使该阶 段梁体在支架上具有简支支承条件。其余阶段按顺 序施工。 图2 施工阶段划分 正截面应力:槽形梁按全预应力构件设计,全桥未 出现拉应力。主力组合最大压应力氏。,= 1 0 9 7M P a 0 5 f o ,主
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- 铁路 预应力 混凝土 连续 槽形梁 研究
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