【文章內(nèi)容簡介】 較高，易開裂，難以維護(hù) 受力性能 會發(fā)生體系轉(zhuǎn)換，受力復(fù)雜 受力復(fù)雜，是一種充分發(fā)揮圬工及鋼筋混凝土材料抗壓性能的合理橋型。 受力明確 經(jīng)濟(jì)性 變 截面形式 ，可減少混凝土圬工，但施工難度大，維修費用低 施工工藝復(fù)雜，適用于城市橋梁，費用較高，維修費用低 鋼材用量大，強(qiáng)度高，跨越能力強(qiáng)，重量輕，維護(hù)費用高，有些情況不經(jīng)濟(jì) 美觀性 構(gòu)造簡單，線形簡潔美觀 外形美觀 構(gòu)造簡單，線形簡潔 施工方面 本橋采用懸臂澆筑 本橋采用有支架施 上下部結(jié)構(gòu)同時施工，架設(shè)方便，工 7 當(dāng)前，我國橋梁設(shè)計必須遵循“實用、經(jīng)濟(jì)、安全和美觀”的基本原則。只有滿足實用這一基本條件后，才能談得上 對橋梁結(jié)構(gòu)的其他要求，既做到總造價經(jīng)濟(jì)，又保證工程質(zhì)量和使用安全可靠。在實用、經(jīng)濟(jì)和安全的前提下，盡可能使得橋梁具有優(yōu)美的外形，并與周圍的環(huán)境相協(xié)調(diào)。 方案一和方案二相比： 連續(xù)梁結(jié)構(gòu)可以降低梁高，節(jié)省工程數(shù)量，有利于爭取橋下凈空，并改善景觀；其結(jié)構(gòu)剛度大，具有良好的動力特性以及減震降噪作用，使行車平穩(wěn)舒適，后期的維修養(yǎng)護(hù)工作也較少。從城市美學(xué)效果來看，連續(xù)梁造型輕巧、平整、線路流暢，將給城市爭色不少。但連續(xù)梁對基礎(chǔ)沉降要求嚴(yán)格，特別是由于聯(lián)長較大，梁體與墩臺之間的受力十分復(fù)雜，加大了設(shè)計難度。拱橋的靜力特點 是，在豎直何在作用下，拱的兩端不僅有豎直反力，而且還有水平反力。由于水平反力的作用，拱的彎矩大大減少。如在均布荷載 q 的作用下，簡直梁的跨中彎矩為 ql2/8，全梁的彎矩圖呈拋物線形，而設(shè)計得合理的拱軸，主要承受壓力，彎矩、剪力均較小，故拱的跨越能力比梁大得多。由于拱是主要承受壓力的結(jié)構(gòu)，因而可以充分利用抗拉性能較差、抗壓性能較好的石料，混凝土等來建造。石拱對石料的要求較高，石料加工、開采與砌筑費工，現(xiàn)在已很少采用。由墩、臺承受水平推力的推力拱橋，要求支撐拱的墩臺和地基必須承受拱端的強(qiáng)大推力，因而修建推力拱橋 要求有良好的地基。對于多跨連續(xù)拱橋，為防止其中一跨破壞而影響全橋，還要采取特殊的措施，或設(shè)置單向推力墩以承受不平衡的推力。但是其造價較高，不經(jīng)濟(jì)，且對地基的要求很高，且施工工藝復(fù)雜。故方案一優(yōu)于方案二。 法，結(jié)構(gòu)整體性較好，施工變形易控制可利用計算機(jī)程序逐段控制底模標(biāo)高。懸澆起重能力要求不高，僅 起吊鋼筋骨架及混凝土。 工，但這種方法需要耗費大量的建筑材料和勞動力，并且工期較長，因而大大影響了拱橋的推廣使用。 期短。 適用性 適用于 對橋下視覺有要求的工程，適用于 各種地質(zhì)情況 ；跨越能力較大?？梢圆皇軜蛳碌匦螚l件限制或通航限制 因地基要求高，要求地質(zhì)情況 好；適用于城市橋梁?？缭侥懿睢? 不耐腐蝕，維護(hù)費用高?？癸L(fēng)，抗震能適力強(qiáng)。適用于跨度大的橋梁。 8 方案一和方案三相比，鋼橋施工便捷快速，結(jié)構(gòu)受力明確，橋梁自重較輕，但是鋼材用量很大，造價較高，并且后期維護(hù)費用很高，而且經(jīng)常用于大跨度橋梁較為經(jīng)濟(jì)，故方案一優(yōu)于方案三。 綜上所述 ,選定方案一為設(shè)計方案。 二、 尺寸擬定 從預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的受力特點來分析，連續(xù)梁的立面應(yīng)采取變高度布置為宜；在恒、活載作用下，支點 截面將出現(xiàn)較大的負(fù)彎矩，從絕對值來看，支點截面的負(fù)彎矩往往大于跨中截面的正彎矩，因此，采用變高度梁能較好地符合梁的內(nèi)力分布規(guī)律，另外，變高度梁使梁體外形和諧，節(jié)省材料并增大橋下凈空。 1． 橫截面 梁式橋橫截面的設(shè)計主要是確定橫截面布置形式，包括主梁截面形式、主梁間距、主梁各部尺寸；它與梁式橋體系在立面上布置、建筑高度、施工方法、美觀要求以及經(jīng)濟(jì)用料等等因素都有關(guān)系。當(dāng)橫截面的核心距較大時，軸向壓力的偏心可以愈大，也就是預(yù)應(yīng)力鋼筋合力的力臂愈大，可以充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的作用。箱形截面就是這樣的一種截面。此外，箱形截面 這種閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對于彎橋和采用懸臂施工的橋梁尤為有利；同時，因其都具有較大的面積，所以能夠有效地抵抗正負(fù)彎矩，并滿足配筋要求；箱形截面具有良好的動力特性；再者它收縮變形數(shù)值較小，因而也受到了人們的重視?？傊?，箱形截面是大、中跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁最適宜的橫截面形式。常見的箱形截面形式有：單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。單箱單室截面的優(yōu)點是受力明確，施工方便，節(jié)省材料用量。拿單箱單室和單箱雙室比較，兩者對截面底板的尺寸影響都不大，對腹板的影響也不致改變對方案的取舍；但是雙室式存在一些缺點：施工比較困難，腹板自重彎矩所占恒載彎矩比例增大等等。本設(shè)計是一座鐵路連續(xù)箱形梁，因為是單線鐵路，故采用單箱單室變截面箱梁。 9 2． 梁高與細(xì)部尺寸 （ 1） 根據(jù)經(jīng)驗確定，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的中支點主梁高度與其跨徑之比通常在 1/15— 1/20 之間，而跨中梁高與主跨之比一般為 1/30— 1/50 之間。當(dāng)建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案，因為增大梁高只是增加腹板高度，而混凝土用量增加不多，卻能顯著節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量。本設(shè)計采用變高度的直線梁。根關(guān)于截面細(xì)部尺寸的規(guī)定：支點處： H=（ 1/15 ～ 1/20） L，跨中 H=（ 1/30 ～ 1/50 ） L 箱形截面的頂板和底板是結(jié)構(gòu)承受正負(fù)彎矩的主要工作部位。其尺寸要受到受力要求和構(gòu)造兩個方面的控制。支墩處底版還要承受很大的壓應(yīng)力，一般來講：變截面的底板厚度也隨梁高變化，底板一般為 25100cm（變厚），頂板 2530cm（等厚），腹板一般為 3080cm（變厚）。確定支點處梁高為 5m，跨中梁高為 3m。取底板厚跨中為 40cm，支點處為；頂板厚為 66cm；腹板取跨中為 40cm，支點處為 110cm。 （ 2） 橫隔梁可以增強(qiáng)橋梁的整體性和良好的橫向分布，同時還可以限制 畸變；支承處的橫隔梁還起著承擔(dān)和分布支承反力的作用。由于箱形截面的抗扭剛度很大，一般可以比其它截面的橋梁少設(shè)置橫隔梁，甚至不設(shè)置中間橫隔梁而只在支座處設(shè)置支承橫隔梁。因此本設(shè)計只在支點處設(shè)置實心橫隔梁。由于中間橫隔梁的尺寸及對內(nèi)力的影響較小，在內(nèi)力計算中也可不作考慮。 ① 跨中截面及中支點截面示意圖如下所示： 10 圖 4 半跨中截面（單位： cm） 圖 5 半中支點截面（單位： cm） 11 3． 本橋主要材料 表 2 主要材料 材料及規(guī)格 單位 數(shù)量 混凝土 M40 水泥漿 m3 C50 補償收縮 混凝土 m3 65 C50 混凝土 m3 鋼絞線 15φj— ㎜ t EP=1860MPa 12φj— ㎜ t 9φj— t 25 預(yù)應(yīng)力混凝土波紋管 PSB830 t 普通鋼筋 HPB235/HRB335 t 金屬波紋管 φ 外 97 ㎜波紋管 m φ 外 87 ㎜波紋管 m 鐵皮管 內(nèi)徑 35 ㎜ m 1328 錨具 M1515/M1512/M159 套 68/200/4 JLM25 套 704 橋面工程及其他 防水層 m2 保護(hù)層 C40 號纖維混凝土 m3 泄水管 Φ150PVC 泄水管及管蓋 套 80 Φ150PVC 泄水管及管（橋下及縱向收集所用） m 混凝土 C40 m3 普通鋼筋 HRB335 t 欄桿及鋼料 Q235 t 人行基礎(chǔ) C30 混凝土 m3 鋼筋 HPB235/HRB335 t 普通鋼筋 HRB335 t 鋼材 Q235 t 鋼材 Q235 t 普通鋼筋 HPB235 t M20 螺栓、螺母、墊片 套 72 M16 螺栓、螺母、墊片 套 30 C30 混凝土 m3 鋼筋 HPB235/HRB335 t 鋼材 Q235 t 鋼筋 HRB335 t 12 M36 螺栓、螺母、墊片 Q 235 套 24 掛籃 掛籃（單個 60 噸） 套 4 支座 支 座 套 2 套 2 套 4 4． 懸臂澆筑施工程序 （ 1） 懸臂澆筑施工程序，采用單懸臂 — 連續(xù)施工 (如圖 6)。 圖 6 懸臂澆筑施工程序 第一步：首先從 B、 C 墩開始進(jìn)行對稱懸臂施工，同時支架現(xiàn)澆邊跨。 第二步：邊跨段合龍，釋放 B、 C 墩臨時固結(jié)，形成雙單懸臂梁。 第三步： B、 C 跨中段合龍，形成三跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。 （ 2） 工程總體施工方案 本橋采用掛籃 懸臂澆筑法施工， 全梁共分 40 個節(jié)段，包括 0 號段 、 邊跨現(xiàn)澆段，合攏段及懸臂澆筑梁段，其中懸臂節(jié)段共 32 段，節(jié)段長度分 （ 邊、 中跨合攏段）兩 種， 0 號段施工采用墩身預(yù)埋型鋼托架、搭設(shè)碗扣支架現(xiàn)澆 ； 其余梁段采用 2 對掛籃懸臂澆筑。 具體施工階段劃分如圖 7 所示（部分階段，不包括張拉預(yù)應(yīng)力階段）。本橋施工具體步驟如下： 第一步 1，在 2 號墩 3 號墩旁設(shè)置臨時墩或拼裝托架，進(jìn)行預(yù)壓，安裝永久支座，及臨時支座，在托架上立模灌筑 A0 架段，并將 A0 段與墩身臨時固結(jié)，采用可靠措施，保證永久支座不受力。 2，待梁端混凝土達(dá)到 100%的設(shè)計強(qiáng)度且混凝土的齡期不小于 7 天時，張拉本階段 13 預(yù)應(yīng)力束，張拉并錨固鋼束后進(jìn)行孔道壓漿 (以下可階段同） 3，在 0 號塊兩側(cè)對稱安裝掛籃，并進(jìn)行預(yù)壓。 第二步 1，以 2 號墩， 3 號墩為中心，對稱移動掛籃懸臂灌筑 A1— A8， B1— B8。 2，待梁端混凝土到達(dá) 100%的設(shè)計強(qiáng)度且混凝土齡期不小于 7 天時，張拉本階段預(yù)應(yīng)力束。 3，在懸灌之前必須檢查梁面標(biāo)高及中心線，并及時進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。 第三步 1，在 1 號墩， 4 號墩旁設(shè)現(xiàn)澆支架，并進(jìn)行預(yù)壓，安裝永久支座。 2，澆筑邊跨現(xiàn)澆段 A10。 第四步 1，拆除掛籃，安裝邊跨合攏 段的臨時剛性連接構(gòu)造，張拉 2T9， 2B8 各 240MPa，現(xiàn)澆邊跨合攏段 A9。 2，待邊跨合攏段混凝土達(dá)到 100%設(shè)計強(qiáng)度，齡期不小于 7 天后，拆除邊跨合攏段的剛性連接構(gòu)造，補張拉 2T9,2B8 至設(shè)計噸位及本階段其他預(yù)應(yīng)力束。 3，拆除中墩處 的臨時固結(jié)措施，啟動中墩永久支座，并將中墩縱向活動支座向臨時鎖定。 第五步 1，拆除邊跨現(xiàn)澆支架，安裝中跨跨中合攏段的臨時剛性連接構(gòu)造，張拉 2T11 鋼束240MPa， 2B1 鋼束 192MPa。 2，用懸吊支架現(xiàn)澆中跨合攏段 B9，待合攏混凝土達(dá)到 100%設(shè)計強(qiáng)度，齡期小于 6天 后，釋放中墩縱向活動支座，縱向臨時鎖定，完成體系轉(zhuǎn)換。 3，補張拉 2T11， 2B1 至設(shè)計噸位及本階段其他預(yù)應(yīng)力束。 4，拆除懸吊支架。 5，拆除主墩旁托架。 第六步 1，進(jìn)行橋面鋪裝等工作。 2，靜，動載試驗。、 3，竣工通車。 14 施工順序示意圖( 一）（二）（三）（四）（五）（六）箱梁施工順序及結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換圖 圖 7 施工簡圖 15 5． 設(shè)計計算依據(jù) 1，《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》（ — 2020）。 2，《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》（ — 2020）。 3，《鐵 路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（ — 2020）。 4，《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（ — 2020）。 5，《客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》（ TZ203— 2020）。 6，《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（ GB50111— 2020） (2020 版）。 7，《新建鐵路橋上無縫線路設(shè)計暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)函【 2020】 205 號）。 8，《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性暫行規(guī)定》 (鐵建設(shè)【 2020】 157 號）。 9，關(guān)于發(fā)布《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性暫行規(guī)定》等兩項鐵路工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)局部修訂條文的通知（ 鐵建設(shè)【 2020】 140 號 )。 10，關(guān)于發(fā)布《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)范等三項標(biāo)準(zhǔn)局部修訂條文的通知（鐵建設(shè)【 2020】 22 號）。 6． 基本設(shè)計數(shù)據(jù) 根據(jù)《規(guī)范》中各條規(guī)定，混凝土、鋼絞線和鋼筋的各項基本數(shù)據(jù)以及在個階段的限值，如表 3 所列。 表 3 基本計算數(shù)據(jù) 名稱 項目 符號 單位 數(shù)據(jù) 主梁混凝土 立方體強(qiáng)度 彈性模量 軸向抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 軸向抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 軸向抗壓設(shè)計強(qiáng)度 軸向抗拉設(shè)計強(qiáng)度 fcu Ec fck fk