1、广州茂名铁路跨线桥的设计与施工4铁道建筑RailwayEngineering文章编号:10031995(2006)07 000403广州一茂名铁路跨线桥的设计与施工朱春义(铁道第四勘察设计院广州设计院,广州 510600)摘要:介绍佛山市乐从至狮山公路主干线_Y-程广一茂铁路跨线桥的桥梁上部及下部结构设计特点,其中重点介绍上部结构的箱梁构造特点,内力分析和施_Y-_Y-序,以及预应力体系及钢柬的布设情况.关键词:跨线桥箱梁预应力体系钢柬设计中图分类号:U448.17 文献标识码:B1 工程概况佛山市乐从至狮山公路主干线工程广一茂铁路跨线桥位于佛山市狮山区,是佛山市乐从至狮山公路主干线工程跨越广
2、一茂铁路的一座大型桥梁桥位地貌属珠江三角洲边缘的丘陵地貌,现场地形起伏较大,铁路两侧多为鱼塘及山坡.根据地质钻孔揭示,桥位地层上部覆盖层为填筑土,冲积,残积亚粘土及全风化砂岩,下覆基岩为第三系湖相沉积的强风化弱风化泥质砂岩,弱风化微风化粉砂岩及砂岩等.桥位地区地震动峰值加速度等于 0.05g.乐从至狮山公路主干线工程道路中线与广一茂铁路在 K33+247.50(广茂铁路里程)处相交,交角约 80.,此处铁路位于 R=580m 的曲线段上 ,目前铁路为单线.根据广一茂铁路扩能改造后的规划线位要求,经反复比较,设计采用 40m+60m+40m 跨径组合,上部采用预应力混凝土连续粱,下部为门式桥墩及
3、埋式桥台,基础为钻孔灌注桩基础.本桥位于桂丹立交加宽段范围内,桥面总宽 45.25m,为分离式双幅桥,其中左幅桥宽 23.63m,右幅桥宽 19.88m,中间间隔 1.74m,桥面横坡为 2%,最大纵坡为 2.5%.设计荷载为公路一 I 级.本文对该桥的上,下部结构设计特点作一介绍,该桥桥型布置见图 1.2 桥梁上部结构图 1 桥型布置图(单位:CIn)2.1 箱梁构造特点桥梁上部连续梁左半幅桥宽 23.63m,采用单箱三室断面,底板宽 17.43m;右半幅桥宽 19.88m,底板宽13.68m,两侧悬臂翼缘板宽 3.10m.箱梁根部梁高H=3.5m,H/L=1/17.14(L=60m);跨中
4、及边跨端部梁高 H=2.0m,H/L=1/30,箱梁梁高及底板厚度在距中间支座两侧各 19.0m 范围内采用圆曲线过渡,底板厚度由箱梁根部的 45cm 渐变到跨中的 24cm;箱梁顶板厚 28cm;腹板厚度在距中间支座两侧各19.0m 及距边跨端部 5.92m 范围内左幅桥为 70cm(右幅桥为 75cm),在其他范围内为 40cm(右幅桥为45cm),不同腹板厚度之间有 4m 的渐变段;为了满足施工及检查需要,中间横隔梁处设有人洞.箱梁典型横断面见图 2.2006 年第 7 期广州茂名铁路跨线桥的设计与施工 5量l74l743lOIl368I3103lO3lO3lO3lO图 2 箱梁典型横断
5、面图(单位:em)2.2 箱梁内力分析由于本桥左右两幅桥宽度不同,因此,对两幅桥分别进行内力计算.各设置一个固定支座(1 号墩)和 3个活动支座.纵向计算模型共划分为 54 个单元,模拟采用满堂支架施工,在中跨跨中留有 2m 合龙段(27,28 单元).箱梁内力计算分施工和使用阶段进行考虑.施工阶段分别计算施工过程中各个阶段在各种荷载作用下各截面的位移,内力及沿截面高度 6 个点的正应力,剪应力和主应力.施工阶段考虑了结构自重,预应力,预应力损失,连续梁合龙前后不同龄期混凝土的收缩,徐变影响,桥面二期荷载等.使用阶段左幅桥按 5 列公路一 I 级偏载控制,右幅桥按 4 列公路一 I级偏载控制,
6、并考虑了弯扭组合效应.运营阶段考虑了几种内力组合:恒载+公路一 I 级;恒载+ 公路一 I级+沉降 +温度应力 .其特征截面上 ,下缘受力状况见表 1.表 1 箱梁特征断面受力状况表 MPa受力状态边跨跨中截面主梁墩顶截面主跨 1/4 截面主跨跨中截面上缘 5.8/5.2 上缘 9.6/9.4 上缘 7.3/7.5 上缘 6.3/6.5成桥状态下缘 8.8/8.3 下缘 2.8/2.8 下缘 9.7/lO.O 下缘 9.3/9.6上缘最大 6.3/5.8 上缘最大 9.7/9.5 上缘最大 7.7/7.9 上缘最大 7.0/7.2恒载+上缘最小 5.2/4.7 上缘最小 8.4/8.2 上缘最
7、小 6.9/7.0 上缘最小 6.2/6.3汽车下缘最大 9.3/8.8 下缘最大 3.6/3.8 下缘最大 lO.O/lO.3 下缘最大 9.6/9.9】互营下缘最小 7.8/7.1 下缘最小 2.7/2.7 下缘最小 8.9/9.0 下缘最小 7.7/7.8状上缘最大 10.2/9.8 上缘最大 l3.7/l3.6 上缘最大 l1.9/l2.2 上缘最大 11.3/l1.6 恒载+态汽车+上缘最小 2.1.6 上缘最小 2.1/1.8 上缘最小 3.2/3.4 上缘最小 3.8/4.0沉降+下缘最大 lO.6/lO.2 下缘最大 4.8/5.1 下缘最大 l1.4/l1.7 下缘最大 1O
8、.7 门1.1温度应力下缘最小 4.1/3.3 下缘最小 3.3.1 下缘最小 4.7/4.6 下缘最小 1.8/1.6注:斜线以上为左幅桥数据,斜线以下为右幅桥数据 .箱梁横向静力计算取中跨跨中,端支座及中支座附近,边跨及中跨箱梁腹板变厚度处的单箱三室截面(左幅桥), 单箱双室截面 (右幅桥) 分别计算,计算时纵桥向取 1.0m 长进行计算.其结构计算模型为简支在腹板底部的带悬臂的框架.施工阶段划分为浇筑混凝土梁,张拉横向预应力钢束,施工二期铺装及施加活载运营等 4 个阶段.计算中同样对各个不同的受力阶段进行了内力计算与分析.2.3 预应力体系及钢束布设本桥采用纵向预应力钢束与横向预应力钢束
9、相结r._6 铁道建筑合的双向预应力体系.纵向预应力钢束采用标准强度.厂 DII1860MPa,j515.24Illill 高强度低松弛钢绞线, 锚具采用 OVM.M15.17,OVM.M15.15 型群锚体系,锚下张拉控制应力口 I10.75.,II1395MPa,锚具变形:占=6mill,松弛损失 0.025a.腹板预应力钢束 F.F3,F.,F.用 17j5.15.24mm 钢束,采用平弯和竖弯线形相结合通长布束,直接锚固于连续梁梁端,以改善腹板受力,增强箱梁的抗剪能力.顶板束 T.分别采用 17 声 15.24mm(左幅桥),15 声 15.24mm(右幅桥)通长钢束和 N.N15 声
10、 15.24mm 短钢束,仅采用竖弯线形,分别锚固于连续梁梁端和顶板齿板上.中跨底板束 D.,D 采用 15j515.24mm 钢束,以竖弯线形锚固于底板齿板上.17j515.24mm 和 15j515.24mm 钢束的设计张拉力分别为 3320kN 和 2930kN.纵向预应力钢束均采用两端张拉.顶板横向预应力采用标准强度 II1860MPa,2j515.24 钢绞线,间距 50eIll.锚具采用 BM15.2 扁锚.钢束设计张拉力为 374.9kN,两端交替单端张拉.2.4 箱梁施工工序由于目前本桥桥位处广一茂铁路为单线非电气化铁路,为方便施工,本桥连续梁采用满堂支架整体现浇施工.连续梁边
11、跨及主跨的非跨越铁路地段采用满堂式桥梁钢支架,主跨跨越铁路地段采用钢支墩及工字钢梁支架.节段施工分为满堂支架施工段及合龙段,整个施工过程划分为 7 个阶段,第 8 阶段为使用阶段,受力阶段划分时分别将浇筑梁段混凝土和张拉预应力钢束各作为一个受力阶段来考虑.张拉钢束时遵循均衡对称张拉的原则,以使梁体均匀受力,所有钢束张拉完毕后,一次拆除满堂支架.计算模型具体阶段划分见表 23 桥梁下部结构本桥桥墩采用门柱式桥墩,门柱采用两根 2.0mx2.5m 的方柱,根据地质情况,分别配 12 根(左幅桥)和 10 根(右幅桥)j51.2m 钻孑 L 灌注群桩基础.由于本桥台后路基填方较高(最高处达 12.3
12、m),台后水平土压力很大,故桥台采用肋式埋置桥台配 j51.5m 钻孑 L 桩基础.全桥桩基础均按嵌岩桩设计.为减少台后路面沉陷,设计选用砂夹碎石作为台后过渡段路基填料,并分层夯填压实.表 2 计算模型施工阶段划分表施工阶段 f 施工内容施工各墩台下部结构及 l 临时支撑,浇筑 ll26,2954 单元2 浇筑 27,28 单元(合龙段)3 张拉 F,F,F3F,腹板束4 张拉 NN3 顶板束5 张拉顶板通长束6 张拉 D,D2 中跨跨中底板束7 拆除所有 l 临时支撑8 桥面铺装成桥4 结语佛山市乐从至狮山公路主干线工程广一茂铁路跨线桥的设计有如下体会:1)预应力混凝土连续梁的设计必须与所采
13、用的施工方法结合起来综合考虑,对于桥梁在施工与使用过程中各个不同的受力阶段均需进行详细的分析与计算,考虑各种最不利因素,确保桥梁结构的安全.2)箱梁纵向预应力钢束的设置可以采用直束和弯束相结合,短束和通长束相结合的配束方案,使结构受力更加均匀,合理.3)在进行单箱双室,单箱三室箱梁的设计时应注意腹板束,顶板束及底板束配束的均衡,以避免顶,底板局部应力相差太大.4)顶板束及底板束宜选用相对较小吨位的预应力钢束,避免顶,底板承受过大的局部压应力而引起开裂参考文献1范立础.预应力混凝土连续梁桥M.北京:人民交通出版社.1988.2姚玲森.桥梁工程 M.北京 :人民交通出版社,1985.3徐岳,王亚君 ,万振江.预应力混凝土连续梁桥设计M.北京:人民交通出版社,2000.修回日期 200604 一 l8(责任审编白敏华)
