作者：郭庭
来源：《科技创新导报》 2011年第25期
郭庭
(沈阳铁道勘察设计院有限公司 沈阳 110013)
摘 要:以具体工程为背景,介绍了单线连续槽形梁梁部结构。对桥梁结构进行了纵向及横向计算,提出了横向荷载的简化算法,为设计者提供了新的思路。结果表明,应力结果均能满足相应的规范要求。 中图分类号:U448 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(a)-0067-02
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1 概述
沈西工业走廊火石岗至渤海铁路工程跨越新工街,受纵断影响,采用等高度单线连续槽形梁结构,采用60kg/m钢轨,钢筋混凝土轨枕,碎石道床,轨道建筑高度65cm。
槽形梁是一种下承式受力构件,其传力途径为列车轮载作用于槽形梁底板,底板将荷载横向传至两侧纵向主梁。主梁内配有预应力钢筋,抵抗桥跨结构由外荷载产生的弯矩。槽形梁具有增加桥下净空、减少建筑高度、两侧主梁可提供隔音屏作用、缩短施工工期及降低使用期内的费用等优点。
2 梁部结构及设计参数
2.1 梁部结构
主梁全长113.1m(含两侧梁端至边支座中心各0.55m),跨度布置为(32+48+32)m连续式槽形梁。为满足预应力筋设计及施工需要,全桥共分5个梁段,中支点处A0号梁段长度10.0m,A1号梁段长度5.0m,中跨A2号梁段长度25.0m,边跨A3号梁段长度21.05m,中、边跨合龙处A4号梁段长度1.5m。纵向布置图如图1所示。
梁底宽8.7m,桥上提供净宽6.8m。跨中截面梁高350cm,底板厚45cm,腹板厚45cm,腹板上缘马蹄宽120cm,高65cm；支点截面梁高410cm,底板厚105cm,腹板厚60cm。梁的截面形式如图2所示。
2.2 主要材料及技术参数取值
(1)混凝土:主梁采用C50混凝土,弹性模量3.45×104MPa,泊松比0.2,极限抗压强度设计值33.5MPa,极限抗拉强度设计值3.1MPa。
(2)结构采用纵、横、竖三向预应力体系:纵向预应力束采用Φj15.2钢绞线,两端张拉,管道成形采用内径90mm和100mm塑料波纹管成孔。横向预应力束采用Φj15.2,管道形成采用内径90x19mm和70x19mm扁型塑料波纹管成孔。竖向预应力采用Φ25mmPSB830预应力混凝土用螺纹钢筋。
预应力钢绞线:弹性模量1.95×105Mpa,抗拉强度标准值fpk=1860MPa,孔道摩阻系数μ=0.25,孔道偏差系数K=0.003,锚具变形及钢束回缩值△l=0.006。
2.3 荷载及其组合
(1)恒载
梁体自重:γ取26.0kN/m3。
二期恒载:包括线路设备、道碴、人行道支架、步板、电缆槽、挡碴块现浇桥面板及横隔板湿接缝等,其重量按80.81kN/m计。
(2)计算活载
列车竖向静活载:采用中－活载图式及特种活载图式。横向计算时取特种活载,轮重分布宽度纵向取1.5m。
列车活载动力系数为1+μ=1.12。
(3)附加力
防盗 制动力或牵引力:按竖向静活载10%计算,但当与离心力或列车竖向动力作用同时计算时,则按竖向静活载的7%计算。
横向摇摆力:其值为100kN,作为一个集中荷载取最不利位置,以水平方向垂直线路中心线作用于轨顶。
风力:根据《铁路桥涵设计基本规范(TB10002．1-2005)》进行计算,梁以上3m高计。
温度力:按整体升温14℃,整体降温-24℃计算,不考虑竖向日照温差。
(4)特殊荷载
地震力:地震动峰值加速度0.15g,按铁路工程抗震设计规范进行抗震设计并采取相应的抗震措施。
列车脱轨荷载:列车脱轨荷载不计动力系数,亦不考虑离心力,仅考虑一线脱轨荷载且其他线路上不作用列车活载。其作用位置为线路外侧,平行于线路中线且距线路中心线0.14m。
断轨力:按规范计算。
(5)荷载组合
荷载组合分别以主力、主力+附加力进行组合,取最不利组合设计。同时就特殊活载进行验算。
3 结构设计分析
上部结构计算采用平面杆系法进行分析。
3.1 主梁纵向计算
由于结构以纵向受力为主,主梁空间有限元分析与平面杆系有限元计算结果吻合[4],设计采用桥梁博士程序进行计算。在运营阶段,按成桥状态下的恒载、活载、预应力、混凝土收缩、徐变、体系升降温对结构进行了分析计算,据此进行配束设计,纵向钢束断面如图3所示。
3.2 主梁横向计算
3.2.1 计算简图
取主梁跨中截面进行检算。纵向取1.5m梁段[1],因腹板对横向计算影响不大,故只取底板作为横向计
算模型,间距30cm。横向计算模型如图4所示。
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3.2.2 横向荷载计算
二期恒载及活载均换算成横向均布荷载。
恒载及活载分布如图5所示。
萨纳克 其余横向摇摆力及脱轨荷载均简化为集中荷载,作用于桥面。
3.3 计算成果整理
现将部分截面的应力、强度等情况列表如表1所示。
4 结语
通过计算并对其结果进行分析可知,该设计能够满足施工及使用要求。主梁上下缘有较为明显的剪力滞效应,设计中对横向预应力及竖向预应力进行了加强,实际效果也比较明显。由于连续槽形梁结构复杂,实际结构受力模式也较复杂,而目前这方面的理论研究还不够成熟,工程实例也比较少,因此,仍需做进一步研究。
参考文献
[1]胡匡璋,江新元,陆光闾.槽型梁[M].北京:人民铁道出版社,1987.
[2]TB10002.3-2005.铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].北京:中国铁道出版社,2005.
[3]TB10002.1-2005.铁路桥涵设计基本规范[S].北京:中国铁道出版社,2005.
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[4]叶明月辽溪铁路双线槽形简支梁设计分析[J].山西建筑,2011,(9).
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