京沈客专大营子特大桥连续梁设计

坑建秋

（中铁十九局集团第三工程有限公司　辽宁沈阳　110136）

京沈客专大营子特大桥连续梁设计

坑建秋

（中铁十九局集团第三工程有限公司辽宁沈阳110136）

京沈客专大营子连续梁是京沈客专连续梁的重点工程。从箱梁的构造特点、内力分析、预应力布置以及由于张拉空间不足进行单端张拉等方面介绍该连续梁设计，并用软件进行计算，可为同类铁路桥梁结构提供有益的参考。

预应力张拉客运专线铁路连续梁桥梁设计

1　概述

京沈客专大营子特大桥上部结构采用无砟轨道（40+64+40）m预应力混凝土连续梁，采用桥位悬臂灌筑施工。本连续梁全长145.5 m，里程范围DK327+373.81～DK327+519.58。梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。箱梁顶宽12.6 m，箱梁底宽6.7 m。顶板厚度除梁端附近外均为38.5 cm，底板厚度40至80cm，按直线线性变化，腹板厚48至90 cm，按折线变化。全联在端支点、中支点处共设4个横隔板，横隔板设有孔洞，供检查人员通过。桥面宽12.6 m。

梁全长为145.5 m，计算跨度为40+64+40 m，中支点处梁高6.05 m，跨中10 m直线段及边跨13.75 m直线段梁高为3.05 m，梁底下缘按二次抛物线变化，边支座中心线至梁端0.75 m，桥梁断面如图1所示。

图1　桥梁断面图

全桥共划分为10个节段，墩顶0#段、边跨9#段采用支架现浇，主梁其它节段均采用挂篮悬臂浇筑施工。墩顶0#段浇筑并张拉完成后，安装挂篮悬臂浇筑1#～7#节段，采用先合龙边跨（边跨合龙段8#节段），后合龙中跨（中跨合龙段8’#节段），完成整个上部结构施工。

目前连续梁大里程侧桥台已施工施工完成；小里程侧23#～24#墩间简支梁已浇筑完混凝土，张拉采用两端张拉，该梁张拉后只封锚未封端。24#墩简支梁与连续梁之间的梁缝设计值为15 cm。连续梁预应力钢束均采用两端张拉，边跨梁端张拉构造如图5所示，结合简支梁梁端张拉构造图，发现连续梁梁端顶板钢束T10、T12张拉空间为30 cm，底腹板钢束B12、B10、B9张拉空间为30 cm，底板钢束B8、B7、B11’、BB1张拉空间为40 cm，均不能满足实际1.2 m的张拉空间需要。

因连续梁施工完成后，两侧梁端无法满足预应力钢束张拉空间，因此需将边跨预应力钢束T10、T12；B7～B12、B11’改为单端张拉以满足施工需要，如图2。

图2　预应力布置图

2　主要技术条件

（1）设计速度：设计最高运行速度350 km/h。

（2）线路情况：正线双线（线间距5.0 m），最小曲线半径7 000 m，特殊困难条件下5 500 m。

（3）轨道类型：CRTSⅢ型板式无砟轨道。

3　设计荷载

3.1恒载

（1）结构构件自重按《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）采用。（2）附属设施自重（二期恒载）二期恒载取140.4kN/m。（3）纵向、横向预应力筋锚口及喇叭口损失按预应力钢束锚外控制应力的6 %计算，纵向预应力管道摩阻按圆形镀锌金属波纹管成孔计算，管道摩擦系数取0.26，管道偏差系数取0.003；松弛损失、收缩徐变及其它各项损失均按《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）计算。锚口及喇叭口损失、管道摩阻系数、管道偏差系数应经现场试验确定，若与设计值偏差较大（偏差超过±5 %时），应重新进行检算、调整。（4）混凝土收缩和徐变徐变系数终极值为2.151。收缩应变终极值为1.40×10-4。（5）基础变位（基础不均匀沉降）相邻两支点不均匀沉降Δ= 20 mm

3.2活载

（1）列车竖向活载采用ZK活载。

（2）在ZK竖向静活载作用下，梁体竖向挠度Δ限值：Δ≤1.1x L/1900， L为计算跨度。

（3）在ZK活载静力作用下，梁端竖向折角不应大于1 ‰。

（4）在列车横向摇摆力、离心力、风力和温度的作用下，梁体的水平挠度应小于或等于梁体计算跨度的1/4000；无砟轨道桥梁相邻梁端两侧的钢轨支点横向相对位移不应大于1 mm。

（5）以一段3m长的线路为基准， ZK静活载作用下，一线两根钢轨的竖向相对变形量不大于1.5mm。

（6）轨道铺设后， 无砟桥面梁的徐变上拱值不应大于L/5000且不大于20 mm。

4　结构分析

全桥纵向计算采用程序PRBP4.0版进行计算。全桥离散为84个单元，85个节点。单元坐标及详细单元划分见图3。

图3　模型图

4.1计算参数

（1）二期恒载取140.4 kN/m；

（2）纵向预应力力损失计算锚口及喇叭口损失、管道摩阻按系数、偏差系数取所提供的实测值，即孔道摩阻系数m=0. 255，孔道偏差系数k=0.00289；

4.2施工阶段组合应力验算结果

施工阶段混凝土最大压应力控制值(MPa)：20.10

施工阶段混凝土最大拉应力控制值(MPa)：-1.736

施工阶段组合应力结果如图4、5。

施工阶段上缘最大应力10.47 MPa，上缘最小应力-0.24 MPa，下缘最大应力11.53 MPa，下缘最小-0.59 MPa。

4.3运营阶段组合应力验算结果

运营阶段主力下混凝土最大压应力控制值（MPa）：16.750

运营阶段主力下混凝土最大拉应力控制值（MPa）：0.000

图4　上缘应力图

图5　下缘应力图

运营阶段主+附下混凝土最大压应力控制值（MPa）：18.425

运营阶段主+附下混凝土最大拉应力控制值（MPa）：0.000

（1）运营阶段正应力验算结构如表1。

表1　运营阶段各截面正应力结果（MPa）

（2）运营阶段预应力筋应力验算结果

运营阶段最大钢束应力限值（MPa）： 1116

运营阶段最大钢束应力幅限值（MPa）：140

运营阶段预应力筋应力计算结果最大预筋应力 1082MPa，最小预筋应力 707 MPa最大应力幅35.1MPa。

（3）运营阶段正截面强度验算结果

运营阶段主力时的强度安全系数允许值：≥2.20

运营阶段主加附时的强度安全系数允许值：≥1.98

运营阶段正截面强度验算结构如表2。

表2　运营阶段正截面强度

（4）运营阶段截面抗裂系数验算结果

运营阶段混凝土截面抗裂安全系数允许值：≥1.20

运营阶段截面计算抗裂系数：主力下为1.43，主力+附加力为1.3

（5）运营阶段主应力验算结果

运营阶段混凝土最大主压应力控制值（MPa）：20.10

运营阶段混凝土最小主拉应力控制值（MPa）：-3.10

运营阶段主应力结果：最大主应力12.54MPa，最小主应力-2.59 Mpa。

从计算可以看出，计算结果满足设计规范要求。

5　车桥动力分析

利用车桥耦合振动分析理论，采用有限元方法建立列车—桥梁空间振动分析模型，进行了桥梁在高速列车作用下的车桥空间耦合振动响应分析，结果表明，在各计算工况下连续梁能够有良好的动力特性及列车走行性。

6　结论与建议

（1）根据规范（TB10002.3-2005）以及(TB10621-2014)对主梁进行各项检算，各施工阶段及运营阶段的混凝土应力、预筋应力、正截面强度、抗裂安全系数以及变形均满足规范要求。

（2）张拉预应力钢束应按照设计规范进行，预应力钢束要定位准确。施工过程中应对预应力进行双控，根据实际钢束张拉情况进行施工监控计算，做好线形监控，使梁体线形满足设计要求。

（3）纵向预应力钢束比较多，施工时要避免和其他构件冲突。梁端长度划分尽可能一致。

[1]TB10002.1-2005,铁路桥涵设计基本规范[S]北京:中国铁道出版社,2005

[2]TB10621.1-2009,高速铁路设计规范(试行)[S]北京:中国铁道出版社,2009

[3]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

Design for the Continuous Beam of Dayingzi Large Bridge of Beijing to Shenyang Passenger Dedicated Line

KENG Jian-qiu
(No.3 Engineering Corporation Limited of China Railway 19th Bureau Group Co., ltd，Shenyang110136)

This paper introduces the design of continuous beam from several aspects. These aspects include structural characteristics of box girder, internal force analysis, prestressed arrangement and single-ended tension because of the lack of space and so on. A software was utilized as the numerical method. It can provide useful reference for the similar railway bridge structure.

prestressed tensionpassenger dedicated linerailway continuous beambridge design

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1673-1816(2015)04-0001-05

2015-10-14

坑建秋（1986-），男，河北保定人，助工，研究方向充实铁路施工技术。