客运专线桥梁施工(一)PPT课件

1 客运专线 高速 桥梁 张少锋 2 客运专线桥梁 1 客运专线桥梁特点2 客运专线桥梁施工 3 客运专线桥梁特点 总述 客运专线 高速 桥梁在高速列车运行的情况下 由于桥梁结构的动力响应加剧 因此 从列车运行时的安全性 旅客乘坐的舒适度 荷载冲击 材料的疲劳 列车运行时的噪声 结构的耐久性等方面都与普通铁路有所不同 具有足够的刚度和强度 保证可靠的稳定性 以此保持桥上轨道的高平顺状态 满足高速行车的要求 另外 列车的运营要求较高 能用于检查 维修的时间有限 从总体上来说 桥梁结构应尽力做到构造简洁 规格和外形力求标准化 消除构造上的薄弱环节 达到少维修的目的 4 客运专线桥梁特点 特点 两 大 两 严 一 高 1 两 大 桥梁刚度 大 施工难度 大 2 两 严 桥梁沉降控制 严 桥梁徐变上拱控制 严 3 一 高 对桥梁使用寿命要求 高 5 客运专线桥梁特点 1 两 大 列车过桥时 不仅产生竖向振动而且产生横向振动 这都影响列车运行的安全性和旅客乘坐舒适性 桥梁刚度 大 对桥梁上部结构 竖向 规范 规定 桥梁上部结构应要有足够的竖向刚度 横向刚度和抗扭刚度 并保证结构的整体性 预应力混凝土梁部结构 宜选用双线整孔箱形截面梁 梁部结构在ZK活载静力作用下 跨度L 80m的梁端竖向折角不应大于2 梁体的竖向挠度限值普通铁路桥梁中竖向挠度限值为 L 900 最小 6 客运专线桥梁特点 在列车高速运行的情况下 车与桥之间的动力效应也要求客运专线桥梁比普通铁路桥梁具有更大的刚度 即较高的固有频率 桥梁的竖向固有频率 自振频率 是促使桥梁动力系数出现峰值的根本原因 桥梁动力系数出现峰值 就意味着共振的发生 对轨道结构 造成道床松散 钢轨损伤 影响轨道结构的正常工作 对桥梁结构 导致混凝土开裂 结构疲劳 承载力降低 甚至危及桥梁的安全 为了避免桥梁出现激烈的振动 保证高速列车运行的安全性和乘坐的舒适性 对桥梁的最小自振频率加以限制 7 客运专线桥梁特点 对桥梁上部结构 横向 在列车横向摇摆力 离心力 风力和温度力的作用下 梁体的水平挠度应小于或等于梁体计算跨度的1 4000 同时 要求桥跨结构横向水平变形引起的梁端水平折角应不大于1 0 8 客运专线桥梁特点 对桥梁下部结构 桥梁下部结构纵向水平刚度取决于两方面的因素 一是桥上轨道强度和稳定性 二是在制动力作用下梁轨相对位移的大小 桥上钢轨除承受长钢轨锁定时的温度应力和列车通过时的动弯应力外 还要承受由于列车制动和梁体伸缩变形所引起的附加应力 为保证桥上轨道的强度和稳定性 在制动力作用下梁轨之间必然产生相对位移 为保证轨道的稳定 梁轨之间的相对位移应控制在4mm以下 这又是与桥梁的跨度及其下部结构的刚度密切相关的 因此为了保证桥上轨道结构的强度和稳定性 以及满足梁轨相对位移限值的要求 必须对不同跨度的桥梁下部的刚度加以限制 9 客运专线桥梁特点 铺设焊接长钢轨的混凝土简支梁 桥梁下部结构的纵向水平刚度限值如下表 10 客运专线桥梁特点 桥梁施工难度 大 为了使桥梁上部结构构造简洁 规格和外形标准化 同时便于后期的施工和质量控制 达到少维修的目的 桥梁上部结构主要采用了32m和24m的常用中小跨度整孔箱形梁 从施工上讲 比普通铁路桥梁上部常用的 T 型结构施工难度大 11 客运专线桥梁特点 2 两 严 桥梁沉降控制 严 对墩台基础工后沉降及工后沉降差给予一定的限制 是为了保证墩台发生沉降后 桥头和桥上线路坡度的改变不致影响列车的正常运行 即使要进行线路高程调整 其调整工作量不致太大 不会引起桥面改建和桥梁结构加固 12 客运专线桥梁特点 桥梁徐变上拱控制 严 目前 我国普通铁路上的预应力混凝土梁 徐变上拱问题比较突出 以跨度32m预应力混凝土梁为例 实测徐变上拱值约为60mm 个别桥梁甚至更大 对于高速铁路中为保证轨道地高平顺状态 规范 中对桥上线路铺设后的徐变上拱进行了严格地控制 即 轨道铺设后 有碴桥面梁的徐变上拱值要求不大于20mm 无碴桥面梁的徐变上拱值不大于10mm 13 客运专线桥梁特点 3 一 高 对桥梁使用寿命要求 高 国内外大量桥梁的使用经验说明 结构的耐久性对桥梁的安全使用和经济性起着决定的作用 经济合理的设计应当是 使建造费用与使用期内的检查维修费用之和达到最少 片面地追求较低的建造费用而忽视耐久性 往往会造成很大的经济损失 因此 客运专线的桥梁结构设计中十分重视结构物的耐久性设计 客运专线 高速 中提到 桥涵主要承重结构应按100年使用要求设计 14 客运专线桥梁特点 混凝土结构 采用高性能混凝土在抗冻融 抗碳化 抗渗 碱 骨料反应等方面进行严格要求 支座 尽量做到少维修 少更换 由于长钢轨纵向力 制动力 列车动力作用和机车车辆横向摇摆力等动力影响较之普通铁路桥梁加剧 因而对支座的减振 消振性能就提出了新的要求 为满足减 消振性能的要求 除个别桥梁采用钢支座外 其余均采用盆式橡胶支座 15 客运专线桥梁特点 ZK标准活载图式普通桥梁设计活载 16 客运专线桥梁总体设计特点 根据目前情况看 客运专线设计中对桥梁而言有如下特点 1 桥梁上部结构以混凝土箱梁为主箱形结构的混凝土梁与普通铁路梁相比 具有刚度大 耐久性好 梁型简洁 便于养护等现代铁路桥梁特点 不仅能够确保列车运行的安全 同时还能满足旅客乘坐的舒适度 为使桥梁结构构造简洁 同时便于后期的施工和质量控制 达到少维修的目的 客运专线中的桥梁上部结构设计时主要采用了32m和24m的常用中小跨度简支或连续的整孔箱形梁 这种结构形式在许多国家的高速铁路中得到了广泛的应用 17 客运专线桥梁总体设计特点 2 桥梁在线路中所占比例大无碴轨道具有稳定性好 维修工作量少 线路使用率高 使用寿命长和综合效益高等特点 无碴轨道在桥梁上的应用技术也日渐成熟 无碴轨道越来越被广泛认同和推广 另外 国内地形地质情况复杂 对路基沉降的限制要求高 个别地段采用以桥代路的设计原则 因此 客运专线中桥梁的比例较大 18 我国客运专线桥梁情况 19 客运专线桥梁施工特点 1 施工方法具有多样性由于客运专线桥梁上部结构主要以常用中小跨度 32 24m 箱梁为主 仅对桥梁上部这种常用中小跨度而言 其施工方法可采取集中预制架桥机架设 桥位现浇 节段预制拼装 顶推法或多种施工方法并举的方式进行 20 客运专线桥梁施工特点 2 施工难度大由于箱梁体积大 梁体重 京沪 32M梁 328m3 853吨 24M梁 239m3 622吨 秦沈 24m双线箱梁重540吨 32m单线箱梁400吨 因此不论采用集中预制 架桥机架设施工 还是采用支架法 造桥机进行施工 上部结构的施工难度都比以往普通铁路桥梁的施工难度 大 桥梁上部结构施工是标段内工程施工的难点和重点 21 客运专线桥梁施工方法 对于客运专线桥梁的施工 由于桥梁的结构具有如前所述的特点 因而相应的施工方法与普通铁路桥梁相比具有一定的相同点和不同点 对于常用跨度箱型梁来讲 相同之处主要体现在桥梁下部结构的施工 不同之处主要体现在桥梁上部结构的施工 对于特殊结构形式的桥梁 如斜拉桥 拱桥 钢桁梁桥等 其施工方法需根据桥梁设计中的具体要求 有针对性的选择施工方法 制定相应的施工工艺 进行施工 22 客运专线常用跨度 32 24米 桥梁施工 1 下部结构施工虽然客运专线桥梁下部结构 钻 挖 孔桩 承台 墩身 的形式在设计中采用了专用的墩台结构 但其施工方法基本与普通铁路桥梁结构相同 具体施工机械 设备的配置 施工工艺的选择等均需根据地质及环境情况确定 地质核对 孔底沉碴厚度 成孔质量 桩基础的检测 23 客运专线常用跨度 32 24米 桥梁施工 2 上部结构施工对于中小跨度的箱形梁 简支或连续 结构施工来讲 最常用的施工方法或主要采用的施工方法为 1 集中预制 架桥机架设施工 2 桥位现场浇筑施工 3 桥位节段拼装施工 4 顶推法施工 24 集中预制 架桥机架设施工常用跨度 32 24米箱形 简支梁桥 25 集中预制 架桥机架设施工常用跨度简支梁桥 1 集中预制 架桥机架设施工适用于中小跨度箱梁数量多的单座桥梁或施工区段 主要特点 工程质量易于保证 施工进度快 但也存在如下的一些问题 制梁所需的辅助生产设施投入大 制存梁场地占地面积大 需要较大吨位的提升设备等 预制箱梁运输较困难 运梁通道修筑标准要求高 国内现有的运架设备不能满足要求 需重新研制开发或从国外引进 26 集中预制 架桥机架设施工常用跨度简支梁桥 整孔预制架设在国外采用的比例较小 究其原因主要是线路短 桥梁所占线路总长度的比例小 结构形式主要为连续结构 针对我国国情 对于一个标段范围内 中小跨度箱梁数量较多的桥梁 建议采用集中预制 架桥机架设施工 在工期和质量方面均易于保证 国内目前的理念是 大标段 由于跨越的地域范围广 因此 对采用该方法进行施工前 应做好充分准备工作 27 集中预制 架桥机架设施工常用跨度简支梁桥 梁场位置选择及梁场布置普通铁路桥梁中的预制梁主要以简支 T 型梁为主 因此在采用架桥机架设法进行施工时 预制梁的来源除现场预制外 也可从桥梁预制厂购买 运至工地后架设施工 对于客运专线桥梁 由于预制梁体积大 重量重 采用预制架设的方法进行施工时 预制梁只能采取现场预制 因此在施工时 应特别重视梁场位置的选择 28 集中预制 架桥机架设施工常用跨度简支梁桥 详细研究并确定梁场的位置梁场位置的选择主要根据全盘铺架计划并考虑本标段的实际情况 长度范围 箱梁集中区域 同时结合交通状况 材料来源 相应的地理环境 地质情况和后期存放 运输等情况综合考虑来确定 用量大 梁场的布置应有利于箱梁的预制 存放 运输和架设 一般设在桥梁比较集中的地段内 29 集中预制 架桥机架设施工常用跨度简支梁桥 合理规划梁场布置梁场内的设施包括 混凝土搅拌站 砂石料存放场 制梁区 存梁区 钢结构加工区 钢筋加工区 场内运输便道等 这些生产场区的布置应以方便施工且互不影响各工序的正常施工为原则 尽量形成流水作业 对于生活区 有条件时尽量远离生产区 无条件时注意环境 30 集中预制 架桥机架设施工常用跨度简支梁桥 梁场的布置还需结合箱梁的运输 架设因素确定 直接提升 存梁区位置的选择需结合桥梁中线一并考虑 临时道路 存梁区至上至运输正线的距离需满足运梁设备的要求 转弯半径 爬坡能力 1 混凝土搅拌站 砂石料存放场 就近进场道路 2 制梁区就近钢筋加工区和存梁区3 存梁区就近提升站或场内运梁道路 31 集中预制 架桥机架设施工常用跨度简支梁桥 梁场的规模 应做具体的经济技术分析 根据供应范围内桥梁需要的数量 梁的生产周期 梁的种类 采用蒸汽养护或自然养护及以后的拆迁 场地的恢复等因素综合考虑 制梁场必须具有稳定的生产规模和较为固定的生产设备 预制梁场最突出的特点 1 规模大 占地面积 制存梁台位 设备 2 沉降控制严 台位 移梁道 32 集中预制 架桥机架设施工常用跨度简支梁桥 箱梁预制及存放对于客运专线桥梁 由于箱梁自重大 数量多 因此在施工时应重点考虑 确保制 存梁台座的强度 刚度 稳定性 对于箱梁的预制 存放来说 因为在整个制 存 梁过程中 梁体混凝土 模板 施工机具等的重量 存梁时 梁体的总量 均由预制 存梁 台座承受 施工前 应对制 存梁台座的强度 刚度 稳定性等方面进行专门的设计 特别是地质情况较差的地段 同时还需注意设置防 排水措施 以防止不均匀沉陷造成梁体开裂 33 集中预制 架桥机架设施工常用跨度简支梁桥 确保模板的强度 刚度 稳定性a 梁体的体积大 混凝土浇筑需一次完成 浇筑时间又有限制 混凝土对模板的侧压力较大 b 预制梁的数量多 施工时 内 外模及端模需多次倒用 保证模板的强度 刚度 稳定性是保证预制梁质量的关键 34 集中预制 架桥机架设施工常用跨度简支梁桥 确保梁体混凝土的养护措施 a 由于较大的混凝土数量在较短的时间内一次浇注完成 混凝土所产生的水化热较高 易出现裂纹 b 成型后的箱梁体积较大 后期的养护具有一定的困难 在质量保证方面 制定详细的施工工艺和施工措施尤为重要 35 集中预制 架桥机架设施工常用跨度简支梁桥 加强梁体移位时对梁体的保护措施 从制梁台位到存梁台位 既可采取顶推滑移 也可采取吊机提梁移位 但不论采用何种移梁方式 箱梁的移位难度均比普通预制梁的移位难度大 a 顶推滑移 要求确保滑道的强度 刚度及平顺度 防止在移梁过程中由于梁体受力不均 造成梁体开裂 b 吊机提梁移位 确保吊机的提升能力 稳定性 吊机走道的强度 等方面满足要求 重点项目指标均必须进行受力检算 36 后张法生产箱梁 图片 37 后张法生产箱梁 38 39 40 41 42 43 先张法生产箱梁 图片 44 浇筑混凝土前进行单根预应力筋张拉 45 46 端模拆除后 47 准备拆除内模 正在拆除内模 48 49 50 51 52 集中预制 架桥机架设施工常用跨度简支梁桥 箱梁运输箱梁运至架桥机处 总的来说有两种方法 a 吊梁机直接提升运至待架孔位附近的架桥机下 b 通过施工便道上桥 然后运至待架孔位附近的架桥机下 但不论采用哪种运输方法 箱梁的运输也是预制架设施工中的一个重要环节 因此对箱梁的运输应注意如下方面 53 集中预制 架桥机架设施工常用跨度简支梁桥