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铁路斜交刚构梁桥设计原则及施工注意事项

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  1、主要技术标准及设计原则

  1.1技术标准

  重载铁·的活载图式及横向摇摆力取值与普通铁·有所不同,现将重载铁·设计荷载介绍如下。(1)列车活载:重载铁·采用ZH活载,系数Z=1.2,如图2所示。动力系数按《铁·桥涵设计基本规范》公式(4.3.5-3))计算,即1+μ=1+α×6/(30+L)其中α取2,L为计算跨?#21462;?2)设计行车速度:120km/h。(3)二期恒载:双线直、曲线有碴桥面二期恒载193kN/m。(4)横向摇摆力取120kN,作为一个集中活载作用于桥梁结构最不利λ置,其作用点在垂?#27605;?middot;中心线的钢轨顶面,对于双线桥只取一线上的横向摇摆力。(5)温度荷载:整体升降温按升温20℃,降温20℃计算;温度梯度沿板厚按5℃计算。(6)基础不均匀沉降:按0.01m计(如跨度较小可以适当调整)。

  1.2其他设计荷载

  土压力、制动力、离心力等荷载均按照《铁·桥涵设计基本规范》取值,其他设计荷载如风荷载、地震力按桥梁所处的地理λ置以及桥址地震烈度的实?#26159;?#20917;取值。

  1.3材料选用

  (1)主梁和刚壁墩最低采用C40混凝土。(2)活动墩及桥台最低采用C35混凝土,支承垫石采用C50混凝土。(3)承台及桩基础采用不低于C30强度等级混凝土。(4)主梁和刚壁敦钢筋采用HRB335钢筋和HPB300钢筋,承台和桩基可采用HRB400钢筋。(5)防水层、保护层:采用高聚物改性沥青防水卷材(热熔)+C40细石聚丙烯腈纤维混凝土保护层。(6)支座:采用满足“通桥(2007)8360”安装要求的球形钢支座。

  1.4截面形式

  主梁截面采用实心板梁,墩顶至跨中采用变截面形式,梗肋高度按1∶3线性变化,主梁中跨跨中截面高跨比采用1/16.8~1/20,主梁顶截面高跨比采用1/11~1/12.6,悬臂长0.8~1.05m。2.5控制截面应力及裂缝限值最大?#21644;?#30697;控制截面λ于刚壁墩墩顶,最大正弯矩λ于边跨跨中,梗肋处为剪应力控制截面,C40混凝土容许压应力为13.4MPa,HRB335钢筋容许应力为180MPa,裂缝宽?#35748;?#20540;为0.2mm[1]。

  2、结构受力分析及形式选取

  2.1刚壁墩与活动墩的设置

  刚构连续梁为多次超静定结构,刚壁墩与活动墩的设置对结构的受力体系起到重要的作用。为有效减小温度力对连续刚构受力体系的不利影响,减小温度跨长度,可在边墩和梁端处设置活动支座。当3孔一联时,中间桥墩与梁体固接成2个刚壁墩,在梁端部设活动支座;4孔一联时中间3个桥墩与梁体固接成为3个刚壁墩,在梁端部设活动支座;5孔一联时中间2个桥墩与梁体固接设置2个刚壁墩,次边跨桥墩处和梁端部处设活动支座[5]。按这种原则布置刚壁墩和活动墩,有效地释放了温度效应产生的内力,有利于改善结构受力状况,同时减少了刚壁墩顶的配筋、刚壁墩的厚度以及桩基础的尺寸。如遇到较长桥梁,可采用多联组合形式灵活处理。

  2.2双线分离与双线整体形式选取

  斜交刚构采用双线整体还是双线分离形式,对梁体受力模式和支反力的影响比较大。实体板梁受斜交角度的影响,横向弯矩及扭矩较大,尤其当桥梁跨度较小时,宽跨比已接近于甚至超过1,结构受力机理相对复杂[11],主梁和刚壁墩采用双线分离,横向宽度减少一半,可以简化受力模型,使结构计算配筋更为明确。下面以跨度为3×16m斜交30°连续刚构桥为例,对双线分离与双线整体的内力及应力进行对比分析。纵向弯矩对比:由图3可以看出,跨中弯矩分布,双线分离比双线整体要均匀,两者跨中单λ宽度弯矩最大值基本相同。墩顶单λ宽度弯矩最大值:双线分离比双线整体略大,相差在10%左?#25671;?#27178;向弯矩对比:由图4可以看出,双线整体的横向单λ弯矩最大值分布范Χ要明显高于双线分离,且主要集中在ÿ跨的中部,两者最大值相差20%左?#25671;?#27178;向扭矩对比:由图5可以看出,横向扭矩的最大值主要沿钝角对角线分布,且双线整体的横向单λ弯矩最大值分布范Χ要明显大于双线分离,两者最大值相差30%左?#25671;?#21452;线分离与双线整体应力对比如表1所示。可以看出,主梁纵向正应力双线整体比双线分离小5%?#38405;冢?#32780;横向正应力大25%左右,扭转剪应力大60%左?#25671;?#25903;反力比较:斜交刚构梁端支座的最小竖向支反力双线分离结构形式比双线整体大,即支座不易出现负反力;斜交刚构存在弯扭耦合效应,在竖向荷载作用下,刚壁墩及纵向活动支座和将承受横向水平力,相比之下,双线分离结构横向最大水平力要比双线整体结构小。此外,双线整体结构横向如果设置4个支座,会出支座现脱空现象,如果设置2个支座,因支反力相差较大,则会出现支座型号不同、支座高度不一致的问题;而采用双线分离结构时,ÿ线铁·一端对应设置2个支座,不会产生支座脱空、高度不一致等问题,使主梁和支座受力更加均?#21462;?

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