预应力混凝土曲线连续梁设计及关键技术研究.pdf

安徽建筑 2 0 1 5年第 2期 ( 总 2 0 2期 ) D OI ： 1 0 1 6 3 3 0 j c n k i 1 0 0 7 - 7 3 5 9 2 0 1 5 0 2 0 5 0 廑 湿凝土曲线连续梁设计及关键技术研究 De s i g n f o r Pr e s t r e s s e d Co n c r e t e Cu r v e d Co n t i n u o u s Be a ms a n d i t s Ke y T e c h n o l o g y 锱 斌 ( 中 铁 第 一 勘 察 设 计院 集团 有限 公司， 陕 西 西 安 7 1 0 0 4 3 ) 摘要： 西安南京铁路增建二线龙潭沟大桥主桥位于圆曲线上， 文章 重点介绍了曲线连续梁的构造特点、 预应力体系、 纵向分析计算， 并着 重讨论 了曲线连 续粱的平纵横 布置 、 内力特 点、 曲率对于 内力计算 的 影响以及支座偏心设计， 分析计算结果表明， 曲线梁有更加复杂的力 学特性， 但仍然可以满足现行规范的要求， 是安全可靠的， 是解决曲线 选线的有效途径。 关键 词 ： 铁路连续粱； 曲线设计； 关键技术 。 中图分类号： U 4 5 5 4 文献标识码： B 文章编号 ： 1 o 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 5 ) 0 2 0 1 1 5 0 2 1 工程概况 宁西二线龙潭沟大桥位于丹凤县城东，为单线铁路桥梁， 主桥部分为一联( 4 1 + 7 2 + 4 1 ) m预应力混凝土连续梁 ， 为跨越国 道 G 2 1 0而设， 主桥全联位于 R= 6 0 0的I圆曲线上， 为保证桥下 交通正常运行 ，设计采用悬臂灌注法施工。桥梁设计时速 1 2 0 k m h ， 轨道结构为有砟轨道。 2 主梁设计 2 1 构造特点 主梁采用 预应力 混凝 土连续箱梁结构 ，计算跨度 为 ( 4 l + 7 2 + 4 1 ) m， 支座中心线至粱端 0 7 5 m， 粱全长 1 5 5 5 m。梁高 沿纵向按二次抛物线变化 ， 中支点梁高5 8 m( 高跨比 1 1 2 4 1 ) ， 7 50 2 75 0， 2 图 1 主粱( 半支点半跨中 ) 横断面( 单位 ： c m) 作者简介： 徐斌( 1 9 8 2 一 ) ， 男， 江苏宿迁人， 学士， 工程师。 边支点及跨中梁高 3 2 m ( 高跨比 1 2 2 5 ) 。边跨现浇直线段长 4 7 5 m， 边跨及中跨合龙段长 2 m。截面采用单箱单室直腹板形 式。箱梁顶宽 7 5 m， 底宽 4 2 m， 顶板厚度除支点外均为 3 8 e m 。 腹板厚跨 中至支 点为 4 5 c m一 8 0 c m，底 板厚跨 中至支点 为 4 0 c m 一 7 0 c m。全联在端支点及中支点处共设4个横隔板。主梁 横断面见图 1 。 2 2主梁预应力体 系 主梁按纵向、 竖向两向预应力体系设计， 纵向采用全预应 力理论。 顶板 、 腹板纵向预应力钢束采用 1 5 7 中5 钢绞线， 边跨 底板采用 1 2 7 5钢绞线，中跨底板采用 l 5 7 q b 5钢绞线， 抗 拉强度标准值 l 8 6 0 M P a ， 采用 O V M系列锚具 ； 竖向预应力 采用 ( I ) 2 5 m m P S B 8 3 0精轧螺纹钢筋， 抗拉强度标准值 f = 8 3 o MP a ， 采用 J L M一 2 5型锚具。主梁纵向预应力布置见图 2 。 一 霉 ! 二=三二 ： 型 图 2 1 ， 2主梁纵向预应 力钢束 布置图( 单位 ： c m) 3 曲线连续梁设计关键技术研究 3 1曲线梁桥的平纵横布置 曲线梁桥的平面和纵断面布置应服从整体线形布置的要 求 ， 为了抵抗曲线梁截面的弯矩和扭矩， 横断面宜采用箱形截 面。支点和跨中梁高通常参照同等跨径的直线桥的梁高， 但曲 线梁桥计算理论计算结果使得曲线梁跨中弯矩较同等跨度直 线梁偏大， 梁高选取可适当大于直线梁桥。 曲线半径较小时， 为 了增大箱形截面的抗扭刚度， 腹板应适当加厚。 3 2曲线梁的内力特点 由于曲率的影响 ，桥梁恒载相对于桥梁支承中心存在偏 心 ， 预应力钢束的径向分力相对于梁截面剪心( 扭转中心) 也存 在偏心 ， 这两个偏心都会导致梁体产生扭矩。 因此， 曲线梁总是 处于弯 一 扭耦合的受力状态。 3 3曲率对于曲线梁内力计算的影响 对于同一种支座形式， 曲线梁的竖向弯矩、 竖向剪力受曲 线半径影响较小， 但截面扭矩变化较大。表 1 为本梁在不同曲 线半径的中墩支点内力计算结果 ， 从表中数据可以看出， 曲线 半径由 6 0 0 6 0 0 0时， 竖向剪力变化幅度 O ， 竖向弯矩变化幅 度 0 0 6 ， 变化幅度均很小， 扭矩变化幅度 9 0 ， 曲线半径对于 截面扭矩的影响较为剧烈。 3 4支座偏心设计 本桥支座均布置为抗扭支座， 活动墩竖向、 径向约束， 制动 墩纵向、 竖向、 径向约束， 因为主梁有向外侧倾覆的力矩， 对桥 梁上下部结构产生不利的影响。通过调整支座横向偏心值 ， 能 有效改善主梁受力 ， 减小支座反力内外差值， 使主梁和墩台受 交 通 工 程 研 究 与 应 用 重 安 徽 萎_ 2 0 1 5年第2期( 总2 0 2期) 安徽建筑 一 = i l l = - f =高 _ 交 通 工 程 研 究 与 应 用 力趋于合理。 4 纵向分析计算 主梁静力分析采用曲线梁分析软件 a s c b ( V 5 1 ) 进行， 按主 梁施工顺序， 将结构分为4 0个施工阶段， 分别进行了施工阶段 和运营阶段的检算。施工阶段考虑了挂篮移动不同步、 混凝土 浇筑不对称等原因产生不平衡重力、 体系转换、 风力等工况， 运 营阶段考虑了基础不均匀沉降、 箱梁不均匀升降温、 体系整体 升降温及活载等作用。 主梁整体刚度控制。竖向静活载作用下 ，边跨位移为 5 7 1 m m， 为跨中的 1 7 1 8 0 ， 满足规范要求的 1 8 0 0 ； 中跨位移为 2 1 。 8 9 m m， 为跨中的 1 3 2 8 9 ， 满足规范要求的 1 7 0 0 。中活载作 用下梁端转角0 5 4 8 ， 满足规范要求的 3 。 截面应力及强度安全系数检算结果见表 1 ， 均满足现行 规范阿1q 要求。 不 同曲率半径 中墩支点内力 表 1 主梁截面检算结果 表 2 曲线梁的设计要点一一剖析， 表明曲线连续梁与直线连续梁力 学特性存在较大差别 ， 曲率对于连续梁内力计算 、 支座布置产 生较大影响， 设计中不可忽视。 参考文献 1 】 T B 1 0 0 0 2 1 2 o 0 5 ，铁路桥涵设计基本规范 s 】 北京： 中国铁道出版 社 。 2 0 0 5 本章采用 I D A分析方法对桥墩的抗震性能进行研究 ， 挑选 了符合条件的地震记录， 建立不同墩高的有限元模型， 分别进 行时程分析， 并绘制 I D A曲线进行分析， 得出以下结论。 在对 I D A均值曲线进行分析时， 可将曲线的斜率下降看 做结构的在地震作用下的刚度下降，并根据刚度下降的幅值， 在 I D A曲线上确定不同性能水准对应的性能点的漂移比。 当I M值较小时，不同模型的 I D A曲线几乎能重合 ， 说 明在地震动较小的情况下 ， 墩高的改变对结构能力的影响体现 不 出来 。 参考文献 【 1 】 陈亮钢筋混凝土桥梁地震易损性分 析方法 J 】 上海公路， 2 0 0 7 5) 【 2 王建民，朱唏 地震作用下高架桥结构的脆弱性 】 中国公路学报， 2 0 0 7 ( 1 ) 3 】 J T G TB 0 2 0 1 2 0 0 8 ， 公路桥梁抗震设计细则 S 】 北京： 人民交通出 版社， 2 0 0 8 【 4 】 邹伟，段琴 桥梁地震易损性分析研究概述 J 】 浙江交通职业技术学 院学报， 2 0 0 8 ( 3 ) _