时速160公里货用专线T梁设计意见书

1、时速160公里客货共线（货运为主）铁路后张法预应力混凝土简支T梁设 计 意 见 书(跨度：32m、24m、20m、16m)图号：专桥（2010）2103中铁工程设计咨询集团有限公司2010年1月时速160公里客货共线（货运为主）铁路后张法预应力混凝土简支T梁设 计 意 见 书(跨度：32m、24m、20m、16m)图号：专桥（2010）2103编 制：专业审核：院 审 核：集团审定:目 录1、任务依据22、设计范围与适用范围23、设计依据24、设计原则及设计参数35、结构设计61、任务依据根据部鉴定中心对山西中南部大能力铁路对外通道项目可研审查意见（初稿）的要求，考虑全线以重载运煤为主，部分区

2、段开通160km/h客车的特点，本次在通桥（2005）2101的基础上，采用ZH（z=1.2）荷载进行设计，以满足重载运输铁路建设的要求。2、设计范围与适用范围2.1设计范围：跨度32m、24m、20m、16m后张法预应力混凝土T梁。2.2适用范围：适用新建客货共线（货运为主）单线及双线铁路，满足客车160km/h，货车120km/h动力特性要求。2.3适用环境：一般大气条件下无防护措施的地面结构，环境类别为碳化1、2级，对严寒、干燥、阴湿及腐蚀环境应按规定采取措施。3、设计依据3.1铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）（以下简称基本规范）。3.2铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝

3、土结构设计规范（TB10002.3-2005）（以下简称桥规）。3.3铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定（铁建设2007140号）。3.4铁路架桥机架梁规程(TB10213-99)。 3.5铁路工程抗震设计规范(GB50111-2006)。 3.6关于印发铁路桥梁活载标准的研究科研成果评审意见的通知铁科技函200660号。4、设计原则及设计参数4.1设计原则 活载（1）列车活载：采用ZH活载，系数Z=1.2，图式如下 动力系数按铁三院山西中南部铁路通道桥梁活载标准及相关参数研究研究结论和推荐意见计算,即:1+=1+10/(20+L)L为计算跨度。（2）人行道活载按基本规范第4.5.1条取值，即4

4、.0kN/m2,计算主梁时人行道活载不与列车活载同时组合。人行道板还应按竖向集中荷载1.5kN计算。（3）脱轨荷载竖向脱轨荷载按基本规范第条取值。脱轨荷载水平力根据高速铁路桥面布置方案与设计研究报告研究成果，按下式计算Q=式中Q为列车水平撞击力，作用在挡砟墙顶；m为轮对质量；v为列车运行速度；为轮对冲击角；t为横向冲撞力作用时间。4.1.2设计速度：客车为160 km/h，货车为120km/h。双线线间距4.04.2m，曲线线间距按铁路线路设计规范加宽。4.1.4采用多片式T梁，架设后将多片T梁上翼缘及横隔板连成整体，横隔板处施加横向预应力。4.1.5曲线上梁平面布置按平分中矢布置。4.1.6

5、采用有砟桥面，桥面净宽满足大型铁路养护机械设备作业的要求，挡砟墙内侧距线路中心线距离取2.2m。线路设备轨枕为新型桥枕，钢轨为60kg/m正轨，轨底枕下道砟厚度不小于300mm，轨底至梁顶的设计计算高度取650mm，线路两侧的道床砟肩与挡砟墙之间以道砟填平。4.1.8 人行道采用角钢栏杆形式。4.2设计参数4.2.1 恒载 梁体混凝土容重取25kN/m3。 二期恒载包括现浇桥面板、挡砟墙、人行道及其栏杆（或声屏障）、线路设备、道砟、电缆槽的重量。4.2.2曲线桥梁上的离心力按铁路桥涵设计基本规范第4.3.6条计算，水平向外作用于轨顶以上2.2m处。4.2.3横向摇摆力取140kN，作为一个集中

6、活载作用于桥梁结构最不利位置，其作用点在垂直线路中心线的钢轨顶面，对于双线桥只取一线上的横向摇摆力。 梁体竖向挠度的计算采用ZH活载，双线桥梁双线加载，其竖向挠度限值取L/800。在列车在列车横向摇摆力、离心力、风力和温度的作用下，梁体的水平挠度不应大于梁体计算跨度的1/4000。4.2.7各项常规设计指标见表4-1。4.2.8纵向预应力筋采用公称直径15.2mm钢绞线，用夹片式自锚体系锚固，其预应力损失按如下参数计算： (1)采用抽拔橡胶管(棒)成孔，钢束与管道壁之间的摩阻系数k取0.55，管道偏差系数取0.0015。 (2)锚下喇叭口摩阻损失按锚外控制应力的6%计算。 (3)锚具回缩量每端

7、取6mm,计入反向摩阻作用。(4)其它预应力损失按桥规有关条文计算。(5)施工时应按第(1)、(2)、(3)项实测结果调整张拉力。4.2.9 横向预应力筋采用公称直径16mm预应力混凝土用钢棒，抗拉强度1420MPa，松弛率2%，锚具回缩量每端取1mm。 各项常规设计指标 表4-1序号项 目检 算 条 件控制条件1设 计安全系数强度安全系数主力K2.0安装荷载K1.8抗裂安全系数主力Kf1.2安装荷载Kf1.12预应力钢绞线应 力(MPa)预加应力时的锚下钢绞线控制应力con0.75fpk传力锚固时钢绞线控制应力p0.65fpk运营荷载作用下钢绞线应力p0.60fpk钢绞线应力幅值1403混凝

8、土应力(MPa)传力锚固时混凝土压应力cfc传力锚固时混凝土拉应力ct0.70fct运营荷载下混凝土压应力c0.50fc运营荷载下混凝土拉应力ct0运营荷载下混凝土最大剪应力c1.06抗裂荷载下混凝土主拉应力tpfct抗裂荷载下混凝土主压应力cp0.60fc运送及安装阶段混凝土最大拉应力ct0.80fct运送及安装阶段混凝土最大压应力c0.80fc 注：fpk为预应力钢绞线抗拉强度标准值；fc、fct分别为预加应力时混凝土的抗压、抗拉极限强度；fc、fct分别为混凝土的抗压、抗拉极限强度。按TB10002.3-99规范取值。4.3材料及设备4.3.1 混凝土(1)梁体混凝土强度等级不低于C60

9、。(2)封端、封穴混凝土强度等级同梁体的补偿收缩混凝土。(3)现场横隔板及桥面板连接湿接缝混凝土等级采用补偿收缩细石混凝土，强度等级均为C60。4.3.2 纵向预应力筋采用公称直径为15.2mm的钢绞线，抗拉强度为1860MPa，弹性模量为1.95×105MPa，其技术条件符合GB/T5224-2003的要求。横向预应力筋采用公称直径16mm预应力混凝土用钢棒，抗拉强度1420Mpa，弹性模量为2.0×105MPa，其技术条件符合GB/T5223.3-2005的要求。4.3.3 普通钢筋采用HPB235钢筋及HRB335钢筋，其技术条件： HPB235钢筋应符合钢筋混凝土用

10、钢第1部分：热轧光圆钢筋（GB1499.1-2008）的要求；HRB335钢筋应符合钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋（GB1499.2-2007）的要求。4.3.4防水层采用卷材型防水层；保护层采用C40纤维混凝土保护层。 两孔梁梁端铁盖板及横隔板联结钢板采用235钢板，其等级按(GB700-88)选用。4.3.6 泄水管采用内径为150mm的PVC管，其标准应符合无压埋地排污、排水用硬聚乙烯（PVC-U）管材 (GB/T 20221-2006)的要求。4.3.7纵向预应力筋锚具采用夹片式自锚体系，横向预应力筋采用螺母锚具，锚具应符合铁路工程预应力筋用夹片式锚具、夹具和连接器技术条件 (T

11、B/T3193-2008)，张拉千斤顶采用配套千斤顶。4.3.8 纵向预应力管道用抽拔橡胶管成孔，横向预应力用预埋金属波纹管或抽拔棒成孔。5、结构设计本设计按照桥上铺设护轮轨和不铺设护轮轨两种情况分别进行设计，当桥上线路设置护轮轨时，列车脱轨荷载按照 铁路桥涵设计基本规范第条取值。当桥上线路不设置护轮轨时，列车脱轨荷载除按照 铁路桥涵设计基本规范第4.3.11条考虑竖向脱轨荷载外，还考虑列车脱轨后水平撞击力。5.1方案一：桥上线路设置护轮轨1、桥面布置与通桥（2005）2101系列梁相同，单线梁仍采用2片梁，双线梁采用4片梁，各片梁之间通过横隔板和桥面板现浇混凝土连成整体，隔板处加设横向预应力

12、筋。挡砟墙设计为矮挡墙，曲线外侧加设挡砟块。单线整孔梁布置见图5-1，双线梁布置见图5-2，线间距按4.2m设计。满足大机养护构造要求的最小曲线见表5-1。表5-1跨度（m）32242016最小曲线半径（m）1200800500400图5-1 单线梁布置图，单位：mm图5-2 双线梁布置图，单位：mm双线桥位于曲线上时，曲线段线间距加宽应通过调整中梁与中梁间支座中心距来实现。2、边梁、中梁跨中断面分别见图5-3和图5-4图5-3 边梁跨中断面，单位：mm图5-4 中梁跨中断面，单位：mm3、梁高H各跨度梁高见表5-2表5-2跨度（m）32242016梁高（m）2.62.21.81.65.2方案

13、二：桥上线路不设置护轮轨根据高速铁路桥面布置方案与设计研究报告研究结果，列车脱轨后会对挡砟墙产生水平撞击力，按照最小曲线半径2000m计算，列车脱轨荷载水平力为230kN/m。挡砟墙及桥面板结构尺寸及配筋设计考虑水平脱轨荷载的作用。考虑水平脱轨荷载后，各跨度梁高和腹板厚度与方案一相同，边梁桥面板厚度增加到了23cm，挡砟墙改为高挡砟，并加厚至25cm，兼起防撞作用，且由梁场预制改为工地现浇。1、桥面布置与通桥（2005）2101相同，因受到单片梁运输重量限制，各片梁之间腹板中心距相应加大，同时减小了预制梁桥面宽度。单线梁布置见图5-5，双线梁布置见图5-6，线间距按4.2m设计。图5-5 单线

14、梁布置图，单位：mm图5-6双线梁布置图，单位：mm双线桥位于曲线上时，曲线段线间距加宽应通过调整中梁与中梁间支座中心距来实现。2、边梁、中梁跨中断面分别见图5-7和图5-8图5-7 边梁跨中断面，单位：mm图5-8 中梁跨中断面，单位：mm3、考虑列车水平撞击力后，桥面板及挡砟墙钢筋配置边梁桥面板采用直径22mmHRB335钢筋双根并置，钢筋间距100mm；挡砟墙采用直径18mmHRB400钢筋双根并置，钢筋间距100mm，桥面板及挡砟墙钢筋及混凝土应力见表5-3。 桥面板及挡砟墙混凝土及钢筋应力 表5-3部位混凝土压应力(MPa)钢筋应力(MPa)桥面板29.9237.5挡砟墙355.1桥

15、面板的钢筋及混凝土应力位于规范容许值之内，挡砟墙的钢筋应力位于规范容许值之内。5.3方案比选 1、工程数量方案一，预制梁结构尺寸与通桥(2005)2101相比，跨度32m和24m梁高增加了10cm，跨度20m和16m梁高未变，腹板厚度均增加到24cm，同时由于采用ZH活载和考虑了声屏障荷载的作用，预应力筋和普通钢筋数量相应增加，梁体混凝土强度等级提高到C60。方案二，预制梁结构尺寸与通桥(2005)2101相比改动较大，跨度32m和24m梁高增加了10cm，跨度20m和16m梁高未变，挡砟墙、桥面板和腹板尺寸均进行了修改，且挡砟墙由梁场预制改为工地现浇，由于设计采用ZH活载和考虑水平脱轨和声屏

16、障荷载，预应力筋和普通钢筋数量相应增加，梁体混凝土强度等级提高到C60。以跨度32m为例，本设计每孔梁主要工程数量与通桥(2005)2101比较见表5-4。每孔梁主要工程数量比较表（未包括湿接缝数量） 表5-4 跨度（m）设计方案线别混凝土（m3）预应力筋（t）HPB235（t）HRB335 (t)HRB400 (t)32通桥(2005)2101原设计单线（孔）106.75.5824.42410.122双线（孔）206.711.1648.34219.614方案一单线（孔）111.47.224.610.6双线（孔）216.214.298.820.5方案二单线（孔）129.67.225.417.6

17、6.85双线（孔）231.714.299.427.36.85从工程数量比较表可以看出，与通桥（2005）2101原设计相比，方案一跨度32m每孔单线梁混凝土增加4.7 m3，普通钢筋增加了增加了0.654t；预应力筋增加约1.638t。方案二跨度32m每孔单线梁混凝土增加22.9 m3，普通钢筋增加了增加了15.3t；预应力筋增加约1.638t。方案一和方案二相比较，方案一每孔跨度32m单线梁比方案二混凝土节省18.2 m3，普通钢筋节省14.65t，预应力数量两方案相同；但方案一桥上线路需设置护轮轨。2、预制梁运输重量方案一，跨度32m边梁预制梁重145.2t，中梁预制梁重135.6t；方案二，跨度32m边梁预制梁重147.5t，中梁预制梁重133.5t。两个方案的预制梁均可采用既有的铁路运梁车运输。3、适用的曲线半径方案一跨度32m最小曲线半径1200m，小跨度梁曲线半径还可减小；方案二由于水平脱轨荷载大小的取值，受预制梁体运输重量、桥面及挡砟墙的结构尺寸等的限制，而水平脱轨荷载大小与线路曲线半径直接相关，因此适应的最小曲线半径为2000m。如桥上线路曲线半径小于2000m，则