高烈度区轨道交通曲线连续刚构设计分析

刘骞儒

摘  要：文章着重介绍了某高地震烈度区轨道交通高架段（59+100+57）m曲线连续刚构的设计，包括结构尺寸拟定、静力计算、动力计算等。

关键词：高烈度;曲线;连续刚构;预应力

中图分类号：TM76         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）36-0086-02

Abstract： This paper focuses on the design of the（59+100+57） m-curve continuous rigid frame of the elevated section of rail transit in the high seismic intensity area， including the structure size， static calculation and dynamic calculation.

Keywords： high earthquake intensity; curve; continuous rigid frame; prestressing force

1 工程概況

轨道交通高架区间上跨双向六车道高速公路，曲线半径500m，桥梁高度26m， 抗震设防烈度为8度，地震动峰值加速度值为0.20g，采用结构为（59+100+57）m连续刚构，该桥为高架区间的控制性工程。

2 主要技术标准

（1）桥梁主体结构设计使用年限为100年。

（2）设计最高运行速度：

80km/h。

（3）线路：双线线路，线间距4.2m，位于R=500m的圆曲线、缓和曲线和直线上。

（4）车型及编组：B型车，设计荷载采用6辆编组，列车轴重≤140kN。

3 主要结构尺寸

3.1 连续箱梁构造

（1）结构尺寸：梁体采用单箱单室、直腹板、变截面箱形结构，一联总长217.165m（含梁缝），边支座中心至梁端距离0.75m，计算跨度为（59.150+100+57.715）m，箱梁顶宽10.3m，底宽6.3m，中支点梁高5.8m，跨中及边支点梁高为3.2m，梁底曲线采用二次抛物线。悬臂长为2.0m，顶板厚0.35～0.7m，底板厚0.35～1.1m，腹板厚0.43～1.2m，边支座中心横向间距为4.6m，全联梁在中支点和边支点处设置横隔板，横隔板均设置过人洞，中支点处横隔梁厚3.0m，边支点横隔梁厚1.5m，因本联梁位于曲线上，在中跨跨中设置0.5m的中隔墙。

（2）梁段划分：梁段按施工顺序共划分为13种43个梁段，悬臂浇筑法施工。

（3）梁体曲线曲做，横向结构尺寸保持径向不变，支座沿径向布置，见图1。

（4）中墩为刚构墩，采用矩形截面实体墩，纵向宽

300cm，横向630cm，横向与梁底同宽。边墩上设置支座，墩型为花瓶型，构造同本段落简支梁墩型。墩底纵向330cm，横向420cm。基础均采用钻孔灌注桩。

3.2 预应力体系

梁体按纵、竖双向预应力体系设计，纵向按全预应力构件设计。

纵向预应力筋采用钢绞线，抗拉强度标准值fpk=1860MPa，弹性模量Ep=1.95×105Mpa，其技术条件应符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2014）的规定。

竖向采用JLM-32精轧螺纹钢锚具，抗拉强度标准值为fpk=830MPa，弹性模量为Ep=200GPa，其技术条件符合GB/T20065-2006标准的要求。

4 结构分析

4.1 计算参数及荷载

（1）混凝土：箱梁采用C55混凝土，混凝土弹性模量为3.60x104MPa，考虑恒载增大系数后容重采用26.5kN/m，极限抗压强度37.0MPa，极限抗拉强度3.30MPa。环境相对湿度70%，预应力梁二期恒载加载龄期不小于60天，徐变龄期计算至3600天。

（2）预应力钢筋：纵向、竖向预应力钢束管道摩阻系数μ=0.23，管道偏差系数k=0.0025。纵向预应力钢束一端锚具回缩6mm，松弛损失0.03σcon，竖向预应力钢束一端锚具回缩1mm，松弛损失0.05σcon。

（3）活载：活载综合影响系数按铁路基本规范计算。

（4）基础不均匀沉降：考虑相邻两桥墩基础不均匀沉降值取1cm。

（5）温度力：整体升温按25℃考虑，整体降温按20℃考虑（不含混凝土收缩影响），混凝土线膨胀系数为0.00001，桥面板升温7℃对结构的影响。

（6）施工临时荷载：挂篮重（含施工机具、人员等），每套挂篮按700KN考虑。

4.2 静力计算

采用西南交大编制的《曲线桥梁结构分析系统》（ASCB）程序对箱梁进行施工阶段和运营阶段的纵向平面静力分析计算。梁部计算模式共划分108个单元，109个节点，共33个施工阶段，全桥梁部采用C55混凝土，考虑混凝土的收缩徐变，分别考虑主力、主力+附加力两种荷载组合。

4.2.1 箱梁纵向计算

由于地质条件相对较好，近似按承台底部固接考虑，主墩与主梁固接。按《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》要求分别对混凝土和预应力钢束的各项指标进行控制。

4.2.2 箱梁横向分析

箱梁横向按支承在主梁腹板中心线下缘的箱形框架计算，由于箱梁为单箱单室截面，两道腹板下缘的支承刚度相同，据此检算顶板底板腹板的厚度并配置钢筋。

5 动力分析

采用Midas Civil建立全桥模型，分别对梁体的扭转变形、整体结构的自振频率、多遇地震、罕遇地震进行了计算，见图2。

通过表1，可以看出该桥横向一阶自振周期2.0s。要想减小横向自振周期，在其上部结构一定的情况下就必须增加下部结构的刚度，也就是增加下部结构的尺寸。但是增加下部结构的尺寸的同时下部结构的质量也在相应增加，这对减小该桥的自振周期又是不利的。自振周期随下部结构尺寸的增加变化非常缓慢。结合今年来在客货共线铁路、高速铁路的大量连续刚构的设计总结的经验，采取了适当的自振周期要求。

在常规力和多遇地震作用下，刚构墩和边墩均处于弹性状态。在罕遇地震作用下，采用延性设计，桥墩发生屈服。按这目标进行墩身配筋计算，桥墩的位移延性比满足规范要求。

6 结束语

本桥的设计表明曲线连续刚构能很好适应轨道交通的线路平面要求，强度、刚度、稳定性的各项计算结果满足规范要求，而且跨越能力强，对高等级公路施工干扰小。曲线连续刚构值得在后续的轨道交通高架桥梁建设中大力推广。

参考文献：

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