铁路客运专线连续梁上跨公路桥施工技术.pdf

第 3 6卷 第 1 0期 2 0 1 0年 4 月 山 西 建 筑 s ha i archi t】 c兀 e vl0 1 3 6no 1 0 a p r 2 0 1 0 3 3 7 文章编号 ： 1 0 0 9 6 8 2 5 2 0 1 0 ) 1 0 0 3 3 7 0 3 铁路客运专线连续梁上跨公路桥施工技术 李 树 敬 摘要： 结合具体工程实例， 通过对跨桥施工方案的比选和计算， 确定 了墩梁式的支撑结构形式， 并介绍了客运专线上跨 公路桥的施工工艺， 可为同类工程施工提供参考和借鉴。 关键词： 客运专线， 上跨公路桥， 钢管贝雷桁架 中图分类号 ： u4 4 8 1 3 文献标识码 ： a 1 工程概 况 广深港客运专线沙湾特大桥 9 6号9 9号墩为 3 2 m+4 8 m+ 3 2 m三跨连续箱梁， 梁全长 1 1 3 3 m， 其中4 8 m跨范围内斜上跨 番禺七号公路干线浅海大桥， 斜交角度为 7 8 。 ， 跨线距离长 1 3 7 m。 梁底与既有公路路面最小净空为 7 2 m ， 与地面平均高度约 1 3 m 。 4 8 m跨现浇箱梁自重 1 2 0 0 t ， 截面类型为单箱单室等截面， 顶板宽 1 3 4 m， 底板 宽 5 4 m， 翼板悬臂长 3 3 5 m， 箱梁梁高 3 2 5 m， 标准顶板厚 3 0 c r n ， 底板厚 4 7 5 c m。边支座中心至梁端 0 7 5 m， 横桥向边支座中心距为 4 4 m， 横桥向中支座中心距为5 mo 2 总体施工方案 由于铁路客运专线对箱梁的线形控制和挠度等指标要求严 切值， 按规范 j t j 0 2 1 8 9 公式( 附 1 4 ) 进行计算。 t g o 一t g c o + c t g 9+t g c o ( t g o t g a ) ( 5 ) 5 ) 荷载组合： 桥台计算应根据各种可能出现的情况进行荷载 的最不利组合， 而车辆荷载可按以下三种情况布置： a 车辆荷载 仅布置在台后填土的破棱体上( 见图3 a ) ) ； b 车辆荷载仅布置在 桥跨结构上( 见图 3 b ) ) ； e 车辆荷载同时布置在桥跨结构和破棱 体上( 见图3 e ) ) 。 活载 活载 a ) b ) c ) 图 3车辆荷载布置图 此外 ， 在个别情况下， 还要考虑在架桥之前， 台后已填土完毕 并在其上布置有施工荷载的荷载组合情形。这里要指出的是， 台 后的土侧压力， 一般按主动土压力计算， 其大小与土的压实程度 有关。因此 ， 在计算桥台前端的最大应力， 向桥孔一侧的偏心和向 格 ， 因此选用的支撑结构必须有足够的刚度和抵抗变形的能力。 本工程上跨公路桥的跨度达 1 3 7 m， 原施工方案考虑在公路 桥上设置一排支墩， 但公路部门考虑到浅海大桥为地方公路桥， 承载能力受限， 同时将对桥上交通带来一定影响， 故否定了桥上 设置支墩方案。为保证在规定工期内高质量的完成施工任务， 决 定采用墩梁式支撑结构 ， 该结构形式承载力较大， 变形小， 能满足 大跨桥梁施工要求， 故最终采用该方案进行跨越浅海大桥的铁路 客运专线大桥施工， 施工示意图见图 1 。采用墩梁式支撑结构直 跨浅海大桥的方案， 虽门洞搭设后会对其下公路净空产生一定的 压缩， 但可以保证梁底净空在 5 5 m以上， 满足了正常的车辆通 行。同时， 采取一定的安全防护措施 ， 可以确保跨路施工安全。 桥孔方向的倾覆与滑动时， 按台后填土尚未压实考虑； 当计算桥 台后端的最大应力， 向路堤一侧的偏心和路堤方向的倾覆与滑动 时， 则按台后填土已经压实考虑。 6 ) 桥梁上部结构荷载的简化及台身计算： a 台身的平面简化计算。根据 1 9 8 5年出版的公路设计手册 墩台和基础 中提到： 对于肋板式桥台， 台身需要进行顶截面及 底截面的验算。b 关于台身的配筋计算的说明。台身顶截面及 底截面的验算按 j t g 1 3 6 2 2 0 0 4公路钢筋混凝土及预应力混凝土 桥涵设计规范计算。台身在任何荷载组合下 ， 均为偏心受压， 故 最小配筋率要求符合规范规定。 3 结语 通过上述的计算与分析， 从桥台结构上可以通过选择合适的 桥台类型达到使用高桥台的目的。当桥台的高度要求较高时， 肋 板式桥台因其良好的受力特性成为首选； 当基础为普通土时， 可 以先进行一定高度的路基填土再进行肋板台的施工， 以免桩长过 长； 当基础为岩石时， 可以采用扩大基础和肋板式桥台。 参考文献： 1 黄荻， 李 中 公路桥梁高墩台施工方法及控制措施 j 山西建筑， 2 0 0 9 ， 3 5 ( 4 ) ： 3 3 2 3 3 3 the a p pl i c a bi l i t y a na l y s i s o f h i g h wa y b r i d g e a b u t me nt duan j i - z u ab s t r a c t ：s t a r t i n gf r o m i mp r o v i n gt h eh e i g h t o f b ri d g e a b u t me n t ，s h o r t i ng b r i d g el e n g t h a n d r e d u c i ng t h e c o s t o f b rid g e b e a m，t h e c a l c u l a t i o n c o n t e n t s o f a b u t me n t s t r u c t u r e we r e i n t r o d u c e d，a n d t h e c a l c u l a t i o n me t h o d s o f p l a t f o r m a f t e r s o i l p r e s s u r e ，p l a t f o r m b e f o r e mo o c h u p s l o p e p r e s s u r e ，r i b b e d s l a b a b u t me n t soi l p r e s s u r e and e a r t h l a t e r a l p r e s s u r e r edu c ed b y t r a f f i c l o a d we r e e x p l a i n ed con c r e t e l y ，an d p r o v i d ed t h e s u g g e s t i o n t o t h e a p p l i c a b i l i t y o f r i b b e d s l a b a b u t me n t ke y w o r d s ：h i g h wa y b ri d g e ，h i g h a b u t me n t ，r i b b e d s l a b a b u t me n t ，s t ruc t u r e c a l c u l a ti o n，l oad 收稿 日期： 2 0 1 0 o 1 o 1 作者简介： 李树敬( 1 9 8 2 一 ) ， 男， 助理工程师， 中铁十四局集团第四工程有限公司， 山东 济南2 5 0 0 0 2 3 3 8 第 3 6 卷差 0 智 西 建 筑2 0 1 0 4 i t- 年 月 4 2 8 0 4 6 5 4 2 4 a 图 1 沙湾特大桥连续箱梁上跨浅海大桥 示意图 3 钢管贝雷桁架设计 墩梁式支撑结构中采用钢管贝雷片桁架搭设门洞， 钢管规格 为 2 9 m m， 壁厚 1 0 mn 2 ， 预先在场地加工， 钢管顶部焊接 6 0 a n 6 0 c it t 1 0 c l n钢板， 上部与落梁砂箱用螺栓连接； 底部支撑于混 凝土预制块上面， 用 睨0 n q n 2 螺纹钢锚筋与之固定。由2 根 i 4 5 a 工字钢并联组成的大横梁坐落于钢管立柱顶端砂箱上， 工字钢之 间用钢板连接成整体， 大横梁与砂箱之间采用点焊固定。梁部采 用单层贝雷片为主梁， 其上设置 i 2 0 a 分布横梁。结构组合如图 所示 。 图 2 墩 梁支撑结构图 根据 铁路混凝土工程施工技术指南 和 路桥施工计算手 册 ， 混凝土竖向荷载分为以下五个部分： 1 ) 模板： 口 】 =1 +2 5 =3 5 k n ； 2 ) 混凝土 ： q ， =2 6( 0 9 9 +1 5 8 ) 3 3 2 =2 0 1 2 k n m2 ； 3 ) 人群机具： q =1 5 k n m 2 ； 4 ) 倾倒混凝土： g 4 =3 0 k n m 2 ； 5 ) 混凝土振捣 ： q 5 ：2 0 k n m2 。 荷载组合采用 1 ) +2 ) +3 ) +4 ) +5 ) ， 考虑 1 3 倍安全系数 ， 按照纵梁平均承载： q=8 4 1 k n m 2 。 经验算： 弯矩 m一 =2 0 0 2 k n m， 剪切应力 r 一 =6 4 5 mp a ， 加强型贝雷片参数如表 1 所示， 根据表 1数值可以得出， 采用单 层双排贝雷片可满足弯矩及剪应力要求。 表 1 加强型贝雷片参数 加强型贝雷片参数( 容许应力) 项 目 单排单层 双排单层 三排单层 弯矩 k n i i 1 1 6 8 7 5 3 3 7 5 0 4 8 0 9 4 剪力 k ln 2 4 5 2 4 9 0 5 6 9 8 9 利用单层双排贝雷片材料参数， 对其挠度进行验算： m x =5 q l 3 8 4 ei =1 5 2 c ml 4 5 0 =3 1 c f f l 。 可见亦满足箱梁施工对支撑结构变形的要求。 4 施工工艺 4 1 基础处理及 支撑结构安装 贝雷片桁架基础采用 c 2 0混凝土预制块 ， 预制块尺寸为 1 5 0 a m1 5 0 c n l 1 0 0 c n l 。预制块底部基础换填 1 5 0 c n 1 道碴且 分层压实， 处理范围为 2 5 0 c it i 2 5 0 c m； 混凝土块预制时预埋 8 根 0 r n n l 螺纹钢筋( 固定钢管立柱) 及 4 根 5 n q n l 螺纹 u形 钢筋( 便于吊装) ， 混凝土振捣密实。基础处理完毕， 根据设计方 案采用单层双排贝雷片进行桁架搭设与安装。 4 2 模 板 工程 为保证现浇箱梁的外观质量光洁度、 表面平整度和线形， 本 工程投入了根据桥梁图纸制作的相应形式的模板， 箱梁外侧模采 用整体定型钢模， 底模采用竹胶合模板 ， 圆弧倒角、 内模、 端头考 虑采用拼装钢模。 4 3支架预压 为保证施工安全 、 提高现浇梁质量， 箱梁支架搭设完毕、 箱梁 底模铺好后 ， 对支架进行预压。预压 目的： 1 ) 检验支架及基础承 载力是否满足受力要求； 2 ) 消除支架及地基的非弹性变形。 预压重量为设计荷载( 箱梁 自重、 内外模板重量及施工荷载 之和) 的 1 3 0 ， 通过预压过程中的观测和结果分析， 测设的各项 指标与计算结果基本相符， 满足设计和规范要求。 4 4钢 筋工程 本桥现浇箱梁钢筋均在加工场集中加工， 用汽车运至现场后 全部在模板内绑扎， 按照先底板、 再腹板、 最后顶板的顺序进行。 钢筋绑扎过程中， 同时固定相应部位的预应力波纹管定位钢筋网 片和波纹管 ， 并安装好各种预埋件。 4 5混 凝 土 工 程 现浇箱梁混凝土设计为 c 5 0耐久混凝土， 其主要技术标准应 符合 1 0 0年耐久性混凝土技术要求。为确保混凝土施工质量， 混 凝土在装配有自动电子计量系统的拌合站集 中拌制， 混凝土输送 罐车水平运输， 输送泵垂直运输。 4 6 预 应力 与压浆 预应力钢束均采用两端对称张拉， 其不平衡束最大不超过一 束 ， 张拉同束钢绞线应由两端对称同步进行， 以油标读数为准， 伸 长量作为校核用。张拉顺序： 安装锚具、 千斤顶一拉到初应力( 设 计应力的1 0 o, 6 ) 一测量初始长度一张拉至设计应力一持荷 2 r l 】 ir 量伸长量一 回油锚固一量出实际伸长量并求出回缩值一检查是 否有滑丝、 断丝情况发生。 预应力张拉完成后 ， 采用真空辅助压浆的工艺进行压浆。 4 7 安全防护设施布置 安全防护设施主要是对现浇箱梁搭设的门洞在正常行车的 情况下， 保证门洞和支架安全， 防止车辆对施工设施的冲撞破坏。 防护设施包括限高限宽门框、 双簧振动带、 减速振动带、 标示牌 、 防撞水箱等。 5 结语 广深港客运专线沙湾特大桥 9 6号-9 9号墩三跨连续梁的安 全、 顺利完成跨越浅海公路大桥施工 ， 使本项 目工程取得了重点 突破， 确保了广深港客运专线 z h - 1 标段的整体贯通。在该三跨 连续梁上跨公路桥施工过程中， 充分考虑对既有公路桥的影响， 采用墩梁式支撑结构以满足大跨箱梁施工， 在施工之前对支撑结 构形式进行计算， 确保了施工安全。 通过对施工过程中各项子工程的技术要求 ， 使该桥梁施工质 量得到可靠的保障， 此施工方案的成功实施取得了一定的经济效 益和社会效益， 同时也为后续的类似铁路桥梁工程提供了借鉴和 帮助。 参考文献 ： 第 3 6卷 第 1 0期 2 0 1 0年 4月 山 西 建 筑 shanxi archi tecture v0 1 3 6no 1 0 a p r 2 0 1 0 3 3 9 文章编号： 1 0 0 9 6 8 2 5 ( 2 0 1 0 ) 1 0 - 0 3 3 9 - 0 2 钢 结构 人 行 天 桥 的 动 力分 析 与 设 计 白 捷徐地升 曹云枝 摘要： 通过对工程实例的有限元分析， 研究了钢结构人行天桥的动力特性及动力时程， 提出了结构 自振频率的影响因 素和提高措施， 从而改善钢结构人行天桥的结构性能和人体舒适性情况。 关键词 ： 自振频率， 基频， 共振， 刚度， 有限元 中图分 类号 ： u4 4 8 1 5 文献标识码 ： a 随着我国城市交通的不断发展 ， 城市内出现了越来越多的跨 越道路的钢结构人行天桥， 这些人行天桥往往受到行走作用及车 辆过往道路时的动力作用影响。因此城市钢结构人行天桥必须 进行动力分析与设计。本文结合作者参与的工程实例 ， 分析钢结 构人行天桥的动力特性和动力时程， 并通过采取增设刚性铺装层 措施改善钢结构人行天桥的结构性能和人体舒适性情况。 1 工程概况 燕山路 1 号人行天桥呈h形布置， 共四个梯道。梯道宽 2 5 mo 上部结构为 1 2 5 m+1 8 7 5 m+ 1 8 7 5 m+ 1 2 5 m全焊接式钢箱 连续梁， 横断面布置： 0 1 m( 栏杆) +3 8 m( 人行道) +0 1 m( 栏 杆) 。钢箱梁高0 7 5 m， 斜腹板单箱单室截面， 钢材除顶板、 底板 及腹板采用 q3 4 5 b钢板外， 其余均采用 q2 3 5 b钢板， 腹板厚度 1 2 1t l r f l ， 顶板宽 4 m， 底板宽 1 6 m， 顶、 底板厚度均为 1 4 r m 。主 梁内隔2 r f l 设置一道横隔板， 按规范要求设置纵向加劲肋。钢梯 道梁采用 0 3 m( 高) x 0 6 i n ( 宽) 全焊式箱形截面， 腹板厚度 1 2 i n l t l ， 顶、 底板厚度均为 1 4 r f ll t l 。下部结构为人工挖孔桩基础 钢筋混凝土 y形桥墩。梯道与钢箱梁固结。 设计荷载为： 自重； 人群 ： 4 2 k n m2 ； 铺装： 1 0 k n m； 栏杆及 广告荷载： 3 k n m。体系温差 ： 一13 9。荷载组合： 由于 活载只有人群荷载， 所以本桥设计中只考虑如下两种组合： 组合 i： 自重 +二期恒载+人群。 组合： 自重 +二期恒载+人群 +温度力。 2 结构竖向自振频率的计算 本桥设计中先按理论公式简化计算， 采用集中质量法求解主 梁的竖向自振频率。即把主梁分为两段， 将每段的质量集中在该 段的两端( 见图 1 ) ， 使主梁简化为两 自由度结构， 然后按两 自由度 结构的频率计算公式( 1 ) 求解。 k l =c c ， m 1 ( 1 ) 其中， k 为结构的刚度矩阵； i 1 为第一阶振型向量； 为 第一阶振型的特征值； m 为结构的刚度矩阵。 l 八 i r 图 1 集 中质量法求解 图示 通过以上计算得出本桥主梁竖向自振频率为 3 0 hz 。 由于理论公式并不能考虑两端梯道固结对自振频率的影响， 仅为理论计算， 故本桥设计还采用大型通用有限元程序进一步计 算 ， 以期得到更符合实际、 更真实的计算结果。有限元计算中采 用的是 g a n c z c 6 算法。计算模型见图2 。 图 2 计算模型 由计算结果得前 5阶自振频率见表 1 。 表 1 前 5 阶自振频率计算结果( 一) 特征值分析 模态号 频率 t a d 3 e c 一 频率 c y c le s e c 一 1 周期 s e c 容许误差 l 2 1 1 7 1 3 3 7 o o 2 9 5 0 0 0 e+0 o 2 4 2 8 5 6 6 8 3 l 0 1 4 9 0 o 0 e+0 0 3 1 0 9 3 8 0 1 7 4 0 9 0 0 5 8 0 o 0 e+o o 4 1 3 8 1 9 9 2 1 9 9 8 0 0 4 7 o 0 0 e+0 0 5 1 8 5 4 5 1 2 9 5 1 9 0 0 3 6 1 2 5 e一1 1 第一阶振型模态见图3 。 由计算结果得 出： 由于本桥主梁与梯道固结， 其端部的约束 状况比较复杂， 其动力特性与一般的两跨等跨径连续梁动力特性 1 李建文 钢管支架在大型现浇箱梁的支撑系统中的应用 j 科技资讯， 2 0 0 7 ， 5 ( 2 1 ) ： 1 2 2 莫悒 青藏铁路跨拉贡公路连续梁一拱组合结构桥设计 j 铁道工程学报， 2 0 0 9 ， 2 6 ( 2 ) ： 6 9 7 1 co n s t r u c t i o n t e c h no l o g y o f c o n t i n u o u s b e a m s pa nn e d o v e r hi g h wa y b