高速铁路预应力混凝土连续梁桥结构验算及施工监控方案设计论文

1、-. z.西 南 交 通 大 学本科毕业设计75+2135+75m高速铁路预应力混凝土连续梁桥结构验算及施工监控方案设计年 级：2008级学 号：20087216姓 名：专 业：指导老师：2012年6月-. z.院系土木工程系专 业年级2008级姓 名题目75+2135+75m高速铁路预应力混凝土连续梁桥结构验算及施工监控方案设计指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人(签章)成 绩答辩委员会主任 (签章)年 月 -. z.毕业设计任务书班 级2008级詹班1班学生向琪芪*20087216发题日期：2012年3月1日 完成日期： 6月10日题 目75+2135+75m高速

2、铁路预应力混凝土连续梁桥结构验算及施工监控方案设计1、本设计的目的、意义 经过毕业设计，使学生了解并掌握高速铁路预应力混凝土连续梁桥结构验算及施工监控方案设计的基本过程，掌握预应力混凝土连续梁桥结构验算及施工监控方案设计的基本要素，包括预应力混凝土连续梁桥结构模拟，结构受力计算分析，施工方法选择，施工监控方案设计等。 通过本设计，学生应对预应力混凝土连续梁桥结构验算及施工监控方案设计有较全面的了解，对预应力混凝土连续梁桥施工方法有较好地掌握，能独立进行同类型桥梁的结构验算及施工监控方案设计。 2、学生应完成的任务 完成75+2135+75m高速铁路预应力混凝土连续梁桥结构验算及施工监控方案设计

3、，具体任务如下： （1）运用有限元软件建立桥梁结构有限元模型（2）桥梁结构验算（3）拟定桥梁施工监控方案（4）桥梁施工立模标高计算（5）编制设计说明书（6）绘制设计图3、设计各部分容及时间分配：（共 16 周）第一部分运用有限元软件建立桥梁结构有限元模型（5周）第二部分桥梁结构验算（2周）第三部分拟定桥梁施工监控方案（2周）第四部分桥梁施工立模标高计算（2周）第五部分编制设计说明书（2周）第六部分绘制设计图（2周）评阅及答辩（1周） 注指导教师： 2012年3 月1日审批人： 2012年3 月1日-. z.摘 要本设计主要是关于高速铁路预应力混凝土连续梁桥的设计。设计跨度为75+2135+75

4、m。预应力混凝土连续梁桥以其结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、养护工程量小、抗震能力强等优点而成为最富有竞争力的主要桥型之一。连续梁桥与同等跨径的简支梁桥相比，截面正弯矩得以减小，同时由于平衡悬臂施工方法的大围应用，连续梁桥已经成为中等跨径桥梁中常用的一种桥梁结构形式。截面为单箱单室，桥面宽13.4m。主梁施工采用悬臂浇筑施工，对称平衡浇筑混凝土。设计过程如下：首先，通过所给的设计图纸（梁体轮廓图，施工布置图，预应力钢束图），利用MIDAS软件模拟桥梁的截面、预应力钢筋、边界条件、施工阶段，将桥梁的有限元模型建立起来。其次，利用MIDAS软件分析结构力（包括恒载、活载、施工阶段以

5、及收缩徐变、支座沉降、温度变化、横向摇摆力、制动力、风荷载等产生的力）。随后，进行截面检算，铁路桥梁设计采用容许应力法。根据铁路桥梁规，检查结构力组合结果是否在正常围状态。检算包括：梁体的正截面抗弯验算，斜截面抗剪；运营阶段混凝土压应力、拉应力，混凝土正截面抗裂验算，混凝土斜截面最大剪应力以及预应力钢筋最大应力；传力锚固阶段预应力钢筋控制应力验算和混凝土法向应力验算；变形验算中的竖向挠度、横向变形、梁端转角验算等。最后，运用反应谱理论对桥梁结构进行抗震计算分析。此外，对工程数量进行了统计，编制了施工监控方案。关键词铁路预应力混凝土连续梁桥；悬臂浇筑施工；有限元分析AbstractThis gr

6、aduate design is mainly about the design of the railway pre-stressed concrete continuous girder bridge. The span of the bridge is 75+2135+75m. Pre-stressed concrete continuous Girder Bridge bee one of the most petitive bridge because of subjecting to the dint function with its well structure mechani

7、cal property, small deformation, few control joint, driving smoothly and fortable, few maintenance and well earthquake-proof ability and so on. pared with the same span simple-supported beam, the sagging moments of continuous bridge can be minimized. And especially, with the wide use of balanced can

8、tilever-constructed method, continuous bridge has bee a monly used medium-span bridge in the forms of bridge structure. Thesection has single chest and room,the width of the bridge surface is 13.4 m. The major beam applies balanced cantilever construction process. The design process is as follows:Th

9、e first step is to imitate sections, pre-stressed steel, boundary conditions and construction stage by Midas software, according to given design paper (girder outline paper, construction arrangement paper, pre-stressed steel paper) so that we can construct the finite element model of this bridge.The

10、 second step is to use Midas software to analyze internal gross force of the structures (including dead load, lived load, construction stage, the loads created by creep and shrinkage of concrete, the abutment subsides, the temperature change, lateral swaying force of train, braking force and wind lo

11、ad), to check the result of bination of internal forces.The ne*t step is to check the main cross section. The design of Railway Bridge adopts allowable stress method. And on the basis of Railway Bridge standard, the result of internal force bination should be calculated in normal limited state. The

12、checking work includes: Curved beams bending resistance of normal section, shearing resistance of obligue section; concretes pressure stress, tensile stress, crack resistanceof normal section, ma*imum shear stress of obligue section and ma*imum stress of prestressed steel during operation; the contr

13、ol stress of prestressed steel and the normal stress of concrete in anchoring.; vertical deflection, lateral deformation, the corner of beam end in the deformation analysis and so on.The last step is to calculate and analyse seismic response spectra.Also the quantitie of this engineering has been ca

14、lculated and the monitoring project is piled.Key Words： Continuous pre-stressed concrete bridge of railway; Cast-in-place cantilever construction; Finite Element Analysis目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc328469047第1章绪论 PAGEREF _Toc328469047 h 1HYPERLINK l _Toc3284690481.1 高速铁路上的桥梁 PAGEREF _Toc3284

15、69048 h 1HYPERLINK l _Toc3284690491.1.1 桥梁的设计荷载 PAGEREF _Toc328469049 h 1HYPERLINK l _Toc3284690501.1.2 桥梁结构型式 PAGEREF _Toc328469050 h 1HYPERLINK l _Toc3284690511.1.3 桥梁刚度 PAGEREF _Toc328469051 h 2HYPERLINK l _Toc3284690521.1.4 桥跨布置 PAGEREF _Toc328469052 h 2HYPERLINK l _Toc3284690531.1.5 桥梁动力响应 PAGE

16、REF _Toc328469053 h 2HYPERLINK l _Toc3284690541.1.6 环境的要求 PAGEREF _Toc328469054 h 2HYPERLINK l _Toc3284690551.2 桥梁设计方案介绍 PAGEREF _Toc328469055 h 3HYPERLINK l _Toc3284690561.2.1 桥型方案 PAGEREF _Toc328469056 h 3HYPERLINK l _Toc3284690571.2.2 梁部截面形式 PAGEREF _Toc328469057 h 6HYPERLINK l _Toc3284690581.2.3

17、 施工方案 PAGEREF _Toc328469058 h 7HYPERLINK l _Toc328469059桥墩方案比选 PAGEREF _Toc328469059 h 8HYPERLINK l _Toc3284690601.2.5 基础方案比选 PAGEREF _Toc328469060 h 8HYPERLINK l _Toc328469061第2章工程概况 PAGEREF _Toc328469061 h 10HYPERLINK l _Toc3284690622.1 梁体基本情况 PAGEREF _Toc328469062 h 10HYPERLINK l _Toc3284690632.1

18、.1 桥跨布置 PAGEREF _Toc328469063 h 10HYPERLINK l _Toc3284690642.1.2 截面形式 PAGEREF _Toc328469064 h 10HYPERLINK l _Toc3284690652.1.3 梁高 PAGEREF _Toc328469065 h 12HYPERLINK l _Toc3284690662.1.4 结构细部尺寸 PAGEREF _Toc328469066 h 13HYPERLINK l _Toc3284690672.2 预应力钢束基本情况 PAGEREF _Toc328469067 h 15HYPERLINK l _To

19、c3284690682.2.1 预应力钢束布置原则 PAGEREF _Toc328469068 h 15HYPERLINK l _Toc3284690692.2.2 预应力钢束布置详情 PAGEREF _Toc328469069 h 16HYPERLINK l _Toc3284690702.3 主梁分段与施工阶段的划分 PAGEREF _Toc328469070 h 20HYPERLINK l _Toc3284690712.3.1 分段原则 PAGEREF _Toc328469071 h 20HYPERLINK l _Toc3284690722.3.2 施工阶段的划分 PAGEREF _Toc

20、328469072 h 20HYPERLINK l _Toc328469073第3章有限元模型建立 PAGEREF _Toc328469073 h 22HYPERLINK l _Toc3284690743.1 梁体模型建立 PAGEREF _Toc328469074 h 22HYPERLINK l _Toc3284690753.1.1 Midas模型分析步骤 PAGEREF _Toc328469075 h 22HYPERLINK l _Toc3284690763.1.2 建立模型 PAGEREF _Toc328469076 h 22HYPERLINK l _Toc3284690773.1.3

21、体系转换 PAGEREF _Toc328469077 h 24HYPERLINK l _Toc3284690783.2 边界条件建立PAGEREF _Toc328469078 h 26HYPERLINK l _Toc3284690793.3 预应力钢束模拟 PAGEREF _Toc328469079 h 29HYPERLINK l _Toc3284690803.3.1 顶板束钢筋及拉预应力模拟 PAGEREF _Toc328469080 h 29HYPERLINK l _Toc3284690813.3.2 腹板束钢筋及拉预应力模拟 PAGEREF _Toc328469081 h 30HYPER

22、LINK l _Toc3284690823.3.3 底板束钢筋及拉预应力模拟 PAGEREF _Toc328469082 h 31HYPERLINK l _Toc3284690833.3.4 预应力钢束布置效果 PAGEREF _Toc328469083 h 32HYPERLINK l _Toc3284690843.3.5 预应力损失计算 PAGEREF _Toc328469084 h 33HYPERLINK l _Toc3284690853.3.6 有效预应力计算 PAGEREF _Toc328469085 h 34HYPERLINK l _Toc328469086第4章力计算 PAGERE

23、F _Toc328469086 h 38HYPERLINK l _Toc3284690874.1 恒载力计算 PAGEREF _Toc328469087 h 38HYPERLINK l _Toc3284690884.1.1 施工阶段恒载力计算 PAGEREF _Toc328469088 h 38HYPERLINK l _Toc3284690894.1.2 成桥阶段恒载力计算 PAGEREF _Toc328469089 h 42HYPERLINK l _Toc3284690904.2 活载及附加力的力计算 PAGEREF _Toc328469090 h 43HYPERLINK l _Toc328

24、4690914.2.1 风荷载 PAGEREF _Toc328469091 h 43HYPERLINK l _Toc3284690924.2.2 ZK活载 PAGEREF _Toc328469092 h 44HYPERLINK l _Toc3284690934.2.3 横向摇摆力 PAGEREF _Toc328469093 h 46HYPERLINK l _Toc3284690944.2.4 制动力 PAGEREF _Toc328469094 h 47HYPERLINK l _Toc328469095第5章次力计算 PAGEREF _Toc328469095 h 49HYPERLINK l _

25、Toc3284690965.1 温度次力计算 PAGEREF _Toc328469096 h 49HYPERLINK l _Toc3284690975.2 收缩徐变次力计算 PAGEREF _Toc328469097 h 50HYPERLINK l _Toc3284690985.3 支座沉降次力计算 PAGEREF _Toc328469098 h 51HYPERLINK l _Toc3284690995.4 预应力产生的次力计算 PAGEREF _Toc328469099 h 52HYPERLINK l _Toc328469100第6章结构验算 PAGEREF _Toc328469100 h

26、53HYPERLINK l _Toc3284691016.1 力组合 PAGEREF _Toc328469101 h 53HYPERLINK l _Toc3284691026.2 正截面抗弯验算 PAGEREF _Toc328469102 h 54HYPERLINK l _Toc3284691036.3 斜截面抗剪验算 PAGEREF _Toc328469103 h 56HYPERLINK l _Toc3284691046.4 运营阶段的结构验算 PAGEREF _Toc328469104 h 58HYPERLINK l _Toc3284691056.4.1 正截面抗裂验算 PAGEREF _

27、Toc328469105 h 58HYPERLINK l _Toc3284691066.4.2 混凝土压应力验算 PAGEREF _Toc328469106 h 60HYPERLINK l _Toc3284691076.4.3 预应力钢筋应力验算 PAGEREF _Toc328469107 h 64HYPERLINK l _Toc3284691086.4.4 混凝土剪应力验算 PAGEREF _Toc328469108 h 65HYPERLINK l _Toc3284691096.5 传力锚固阶段的结构验算 PAGEREF _Toc328469109 h 65HYPERLINK l _Toc3

28、284691106.5.1 预应力钢筋锚下控制应力验算 PAGEREF _Toc328469110 h 65HYPERLINK l _Toc3284691116.5.2 混凝土法向应力验算 PAGEREF _Toc328469111 h 66HYPERLINK l _Toc3284691126.6 变形验算 PAGEREF _Toc328469112 h 67HYPERLINK l _Toc3284691136.6.1 竖向挠度验算 PAGEREF _Toc328469113 h 67HYPERLINK l _Toc3284691146.6.2 横向变形验算 PAGEREF _Toc32846

29、9114 h 68HYPERLINK l _Toc328469115梁端转角验算 PAGEREF _Toc328469115 h 68HYPERLINK l _Toc328469116第7章动力计算分析 PAGEREF _Toc328469116 h 69HYPERLINK l _Toc3284691177.1 自振特性分析 PAGEREF _Toc328469117 h 69HYPERLINK l _Toc3284691187.2 反应谱分析 PAGEREF _Toc328469118 h 70HYPERLINK l _Toc328469119概述 PAGEREF _Toc328469119

30、 h 70HYPERLINK l _Toc3284691207.2.2 输入地震波 PAGEREF _Toc328469120 h 71HYPERLINK l _Toc328469121反应谱振型分析 PAGEREF _Toc328469121 h 71HYPERLINK l _Toc328469122反应谱力计算分析 PAGEREF _Toc328469122 h 75HYPERLINK l _Toc328469123第8章主要工程数量 PAGEREF _Toc328469123 h 79HYPERLINK l _Toc3284691248.1钢束用量PAGEREF _Toc32846912

31、4 h 79HYPERLINK l _Toc3284691298.2混凝土用量 PAGEREF _Toc328469129 h 81HYPERLINK l _Toc328469130第9章施工监控方案设计 PAGEREF _Toc328469130 h 83HYPERLINK l _Toc3284691319.1工程概况 PAGEREF _Toc328469131 h 83HYPERLINK l _Toc3284691329.2施工控制的目的、意义 PAGEREF _Toc328469132 h 83HYPERLINK l _Toc3284691339.3施工监控方法和依据 PAGEREF _

32、Toc328469133 h 84HYPERLINK l _Toc328469134施工控制方法 PAGEREF _Toc328469134 h 84HYPERLINK l _Toc328469135施工监测方法 PAGEREF _Toc328469135 h 84HYPERLINK l _Toc328469136施工控制的技术依据 PAGEREF _Toc328469136 h 86HYPERLINK l _Toc3284691379.4施工控制的主要容 PAGEREF _Toc328469137 h 86HYPERLINK l _Toc328469138施工控制结构分析 PAGEREF _

33、Toc328469138 h 86HYPERLINK l _Toc3284691399.4.2 施工控制误差分析 PAGEREF _Toc328469139 h 87HYPERLINK l _Toc3284691409.4.3 设计参数识别及实时跟踪分析 PAGEREF _Toc328469140 h 87HYPERLINK l _Toc3284691419.4.4 预告主梁下阶段立模标高 PAGEREF _Toc328469141 h 89HYPERLINK l _Toc3284691429.4.5 模型优化 PAGEREF _Toc328469142 h 89HYPERLINK l _To

34、c3284691439.5施工过程的参数监控方法 PAGEREF _Toc328469143 h 89HYPERLINK l _Toc3284691449.5.1 控制截面应力监测 PAGEREF _Toc328469144 h89HYPERLINK l _Toc328469145主梁温度观测 PAGEREF _Toc328469145 h 91HYPERLINK l _Toc328469146主梁标高观测 PAGEREF _Toc328469146 h 92HYPERLINK l _Toc328469147主梁平面位置及桥面横坡观测 PAGEREF _Toc328469147 h 94HYP

35、ERLINK l _Toc328469148混凝土收缩徐变参数测定 PAGEREF _Toc328469148 h 94HYPERLINK l _Toc328469149钢铰线管道摩阻损失的测定 PAGEREF _Toc328469149 h 94HYPERLINK l _Toc328469150混凝土弹性模量测试 PAGEREF _Toc328469150 h 94HYPERLINK l _Toc328469151混凝土容重的测量 PAGEREF _Toc328469151 h 94HYPERLINK l _Toc328469152施工临时荷载的测定 PAGEREF _Toc32846915

36、2 h 94HYPERLINK l _Toc328469153施工挂篮性能测定 PAGEREF _Toc328469153 h 94HYPERLINK l _Toc3284691549.6施工控制工作具体进程 PAGEREF _Toc328469154 h 94HYPERLINK l _Toc328469155悬臂浇注前的准备工作 PAGEREF _Toc328469155 h 94HYPERLINK l _Toc328469156悬臂施工 PAGEREF _Toc328469156 h 95HYPERLINK l _Toc328469157合拢段施工 PAGEREF _Toc32846915

37、7 h 95HYPERLINK l _Toc328469158几个试验监控 PAGEREF _Toc328469158 h 96HYPERLINK l _Toc3284691599.7施工控制的实现 PAGEREF _Toc328469159 h 96HYPERLINK l _Toc328469160确定结构施工控制参数 PAGEREF _Toc328469160 h 96HYPERLINK l _Toc328469161确定结构的受力状态前进分析法 PAGEREF _Toc328469161 h 97HYPERLINK l _Toc328469162确定结构的施工理想状态倒退分析法 PAGE

38、REF _Toc328469162 h 97HYPERLINK l _Toc328469163施工误差的调整反馈控制分析法 PAGEREF _Toc328469163 h 97HYPERLINK l _Toc328469164确定梁段施工立模标高 PAGEREF _Toc328469164 h 98HYPERLINK l _Toc328469165标高控制的实现 PAGEREF _Toc328469165 h 99HYPERLINK l _Toc3284691669.8组织与管理 PAGEREF _Toc328469166 h 99HYPERLINK l _Toc328469167施工控制领导

39、小组 PAGEREF _Toc328469167 h 99HYPERLINK l _Toc328469168施工控制工作小组 PAGEREF _Toc328469168 h 99HYPERLINK l _Toc328469169监控责任和义务 PAGEREF _Toc328469169 h 100HYPERLINK l _Toc3284691709.9 施工监控主要仪器设备 PAGEREF _Toc328469170 h 101HYPERLINK l _Toc3284691719.10 理论计算立模调整值 PAGEREF _Toc328469171 h 101HYPERLINK l _Toc3

40、284691729.11 施工监控注意事项 PAGEREF _Toc328469172 h 103HYPERLINK l _Toc3284691739.12 监控工作使用的表格表式 PAGEREF _Toc328469173 h 105HYPERLINK l _Toc328469174结论 PAGEREF _Toc328469174 h 110HYPERLINK l _Toc328469175致 PAGEREF _Toc328469175 h 111HYPERLINK l _Toc328469176参考文献 PAGEREF _Toc328469176 h 112HYPERLINK l _Toc

41、328469177附录 PAGEREF _Toc328469177 h 113-. z.第1章 绪论1.1 高速铁路上的桥梁桥梁和隧道是铁路线上的重要建筑物。高速线上的桥梁结构不但要满足使用安全性的要求而且要与运行的列车相匹配，使旅客乘坐舒适，这是高速铁路桥梁与普通铁路桥梁的一个最主要的区别。1.1.1 桥梁的设计荷载以京沪高速铁路为例，该线是一条客运专线，在线路上运行的列车主要是高速列车和部分时速200公里左右的中速列车。这就是说高速铁路的运营列车荷载要小于普通铁路的运营列车荷载。因此，高速铁路的桥梁设计荷载采用了较既有铁路桥梁设计荷载大约小20%的客运专线桥梁设计荷载。另外，在荷载的表示图

42、式上，二者也有所不同。既有铁路的桥梁设计荷载是现行规中的中活载，其表示图式上主要考虑的是建国初期普遍使用的，而且是起控制作用的蒸汽机车。而京沪高速铁路采用的是国际铁路联盟推荐的荷载图式，这种荷载图式更能适应目前运行的各种列车。1.1.2 桥梁结构型式我国普通铁路桥梁大量使用的是跨度在32m以下的中小跨度的预应力混凝土简支梁和简支钢板梁。之所以大量使用这种结构型式的桥梁，一方面是因为这种型式的桥梁一般造价较低，而且施工方法相对简单，另一方面也是受当时的建桥能力及对桥梁功能的要求所决定的。普通铁路桥梁对列车运行速度的要求不是很高，桥梁的动力响应不显著，对桥梁的最主要的要求就是要保证使用的安全性。然

43、而，由于高速铁路线上列车运行的速度很高，这就要求高速铁路的桥梁不但要保证使用的安全性，而且要保证乘坐的舒适性。因此在桥梁的设计中，要从结构型式等几方面来满足这一要求。总结国外几条已建的高速铁路线上的桥梁结构型式，对我们进一步认识高速铁路桥梁也许能有一些帮助。 日本高速铁路大量使用的是钢筋混凝土连续刚构桥，跨度在10m左右，这种结构型式的桥梁约占全部新干线桥梁的80%；法国高速铁路的主型桥梁是跨度为4060m的钢混凝土连续结合梁。国高速铁路桥梁全部为预应力混凝土连续梁，桥梁跨度有25m和40m两种，从各国高速铁路桥梁的选用的主要结构型式看，整孔箱形梁、连续结构，应是高速铁路桥梁的首选结构型式。1

44、.1.3 桥梁刚度高速铁路要求线路具有较高的平顺性，因而要求桥梁具有较高的竖向和横向刚度，减小桥梁变形。桥梁出现较大的变形会直接影响桥上轨道的平顺性，造成结构承受很大的冲击力，旅客舒适度受到影响，甚至会影响运行安全。因此，适当增加桥梁的高度以得到桥上线路较高的平顺性，这也是高速铁路与普通铁路桥梁的一个区别。在现在的高速铁路桥梁设计研究中，在设计荷载作用下，梁体的竖向挠度不应大于表1-1所列数值，在列车的摇摆力离心力和温度力的作用下，梁体的水平挠度应小于或等于计算跨度的1/4000。此外，为保证线路的平顺性，还必须限制桥梁的预应力徐变上拱和不均匀温差引起的结构变形。表1-1 梁体的竖向挠度限值跨

45、度L40 m40 mL80 mL80 m250kN/hL/1400L/1400L/1000300kN/hL/1500L/1600L/1100350kN/hL/1600L/1900L/15001.1.4 桥跨布置桥梁等跨布置，对于桥梁的设计、施工、管理以及外形的美观都是有益的。但是桥梁的等跨布置容易产生桥梁有规律的变形，进而易导致桥梁周期性的振动，在这种情况下，如果与列车的振动周期一样了，则将引起共振或振动加剧。因此，在桥跨布置上要认真研究桥梁跨度、梁体刚度与运行列车之间的相互作用，要认真考虑避开能引起共振的敏感跨度。1.1.5 桥梁动力响应虽然高速列车的轴重不是很大，但运行的速度很高，由此而引

46、起的结构动力响应是不容忽视的。所以高速铁路必须考虑列车轨道桥梁的耦台作用，计算分析在高速列车的作用下，桥梁的动态挠度、梁端转角、扭转变形、加速度，使之满足结构的安全性和旅客乘坐舒适性的要求。研究桥梁结构与运行列车的匹配关系，这也是高速铁路桥梁与普通铁路桥梁的一个重要不同。1.1.6 环境的要求高速铁路的桥梁建设要注重环境保护，并要与周边景观协调。如京沪高速铁路，途经几座我国著名的大城市，穿越人口稠密区。因此，桥梁建设中的环保问题以及桥梁美学就显得尤为重要。故而要采取各种措施，努力减少由于列车的高速运行而产生的结构振动和噪声等环境污染问题。如适当增加桥梁的刚度，采用减振型橡胶支座，不使用无道砟的

47、明桥面钢桥，加设防噪声的防护设施等，以最大限度地减少和降低振动及噪声。在结构型式的选择上要充分考虑铁路沿线的地物、地貌和景观，要与周围环境相协调，将桥梁结构融于周边环境之中，成为城市的一景，为人们欣赏，把每一座高速铁路的桥梁建成具有高速特征和时代气息的标志建筑。1.2 桥梁设计方案介绍1.2.1 桥型方案桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥。任选三种作比较，应从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面比选，最终确定桥梁形式。本设计模拟的是预应力混凝土连续梁桥。1.2.1.1桥梁设计原则（1）适用性：桥上应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。桥下应满足泄洪、安

48、全通航或通车等要求。建成的桥梁应保证使用年限，并便于检查和维修。（2）舒适与安全性：现代桥梁设计越来越强调舒适度，要控制桥梁的竖向与横向振幅，避免车辆在桥上振动与冲击。整个桥跨结构及各部分构件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。（3）经济性：设计的经济性一般应占首位。经济性应综合发展远景及将来的养护和维修等费用。（4）先进性：桥梁设计应体现现代桥梁建设的新技术。应便于制造和架设，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全。（5）美观：一座桥梁，尤其是座落于城市的桥梁应具有优美的外形，应与周围的景致相协调。

49、合理的结构布局和轮廓是美观的主要因素，决不应把美观片面的理解为豪华的装饰。应根据上述原则，对桥梁作出综合评估。1.2.1.2 桥梁形式（1）梁桥:梁式桥是指其结构在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力的桥梁。预应力混凝土梁式桥受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日臻完善和成熟。预应力混凝土梁式桥具有以下主要特征：混凝土材料以砂、石为主，可就地取材，成本较低；结构造型灵活，可模型好，可根据使用要求浇铸成各种形状的结构；结构的耐久性和耐火性较好，建成后维修费用较少；结构的整体性好，刚度较大，变性较小；可采用预制方式建造，将桥梁的构件标准化，进而实现工业化生产；结构自重较大，自

50、重耗掉大部分材料的强度，因而大大限制其跨越能力；预应力混凝土梁式桥可有效利用高强度材料，并明显降低自重所占全部设计荷载的比重，既节省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲劳的能力；预应力混凝土梁式桥所采用的预应力技术为桥梁装配式结构提供了最有效的拼装手段，通过施加纵向、横向预应力，使装配式结构集成整体，进一步扩大了装配式结构的应用围。（2）拱桥:拱桥的静力特点是，在竖直荷载作用下，拱的两端不仅有竖直反力，而且还有水平反力。由于水平反力的作用，拱的弯矩大大减少。如在均布荷载q的作用下，简支梁的跨中弯矩为，全梁的弯矩图呈抛物线形，而拱轴为抛物线形的三铰拱的任何截面弯矩均为零，拱只受轴向压力。设计

51、合理的拱轴，主要承受压力，弯矩、剪力均较小，故拱的跨越能力比梁大得多。由于拱是主要承受压力的结构，因而可以充分利用抗拉性能较差、抗压性能较好的石料，混凝土等来建造。石拱对石料的要求较高，石料加工、开采与砌筑费工，现在已很少采用。由墩、台承受水平推力的推力拱桥，要求支撑拱的墩台和地基必须承受拱端的强大推力，因而修建推力拱桥要求有良好的地基。对于多跨连续拱桥，为防止其中一跨破坏而影响全桥，还要采取特殊的措施，或设置单向推力墩以承受不平衡的推力。（3）梁拱组合桥:软土地基上建造拱桥，存在桥台抵抗水平推力的薄弱环节。为此采用大吨位预应力筋以承担拱的水平推力；预应力筋的寄体是系梁，即加劲纵梁，从而以梁式

52、桥为基体，按各种梁桥的弯矩包络图用拱来加强。这样可以使桥梁结构轻型化，同时能提高这类桥梁的跨越能力。这类桥梁不仅技术经济指标先进、造价低廉，同时桥型美观，反映出力与美的统一、结构形式与环境的和谐，增加了城市的景观。（4）斜拉桥:斜拉桥的特点是依靠固定与索塔的斜拉索支撑梁跨，梁是多跨弹性支撑梁，梁弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索的间距有关。他们适用于大跨、特大跨度桥梁，现在还没有其他类型的桥梁的跨度能超过他们。斜拉桥与悬索桥不同之处是，斜拉桥直接锚于主梁上，称自锚体系，拉索承受巨大的拉力，拉索的水平分力使主梁受压，因此塔、梁均为压弯构件。由于斜拉桥的主梁通过拉紧的斜索与塔直接相连，增加了主梁抗

53、弯、抗扭刚度，在动力特性上一般远胜于悬索桥。悬索桥的主缆为承重索，它通过吊索吊住加劲梁，索两端锚于地面，称地锚体系。斜拉桥具有施工方便、桥型美观、用料省、主梁高度小、梁底直线容易满足通航和排洪要求、动力性能好的优点，发展非常迅速，跨径不断增大。但实际跨度不大，此桥型不予考虑。目前我国城市轨道交通高架桥结构一般考虑简支梁和连续梁结构形式。简支梁受力明确，受无缝钢轨因温度变化产生的附加力、特殊力的影响小，设计施工易标准化、简单化；但其梁高较大，景观稍差，行车条件也不如连续梁。连续梁结构与同等跨度的简支梁相比，可以降低梁高，节省工程数量，有利于争取桥下净空，并改善景观；其结构刚度大，具有良好的动力特

54、性以及减震降噪作用，使行车平稳舒适，后期的维修养护工作也较少。从城市美学效果来看，连续梁造型轻巧、平整、线路流畅，将给城市争色不少。但连续梁对基础沉降要求严格，特别是由于联长较大，桥上无缝钢轨因温度变化而产生的水平力很大，使得梁体与墩台之间的受力十分复杂，加大了设计难度。考虑到为高速铁路桥梁，结合国外的实践经验，采用连续梁结构作为标准型式较为适宜。方案比较见表1-2。表1-2 方案比选主桥跨桥型第一方案第二方案第三方案预应力混凝土连续梁预应力混凝土简支梁梁拱组合桥主桥跨结构特点预应力混凝土连续梁桥在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力。结构造型灵活，可模型好，可根据使用要求浇筑

55、成各种形状的结构，整体性好，刚度较大，变形较小。受力明确，理论计算较简单，设计和施工的方法日趋完善和成熟。在垂直荷载的作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力。结构造型灵活，整体性好，刚度较大，其跨径较小；且简支梁梁高较大，与城市的景观不协调。软土地基上建造拱桥，存在桥台抵抗水平推力的薄弱环节。为此采用大吨位预应力筋以承担拱的水平推力；预应力筋的寄体是系梁，即加劲纵梁，从而以梁式桥为基体，按各种梁桥的弯矩包络图用拱来加强。这样可以使桥梁结构轻型化，同时能提高这类桥梁的跨越能力。建筑造型侧面上看线条明晰，与当地的地形配合，显得美观大方。跨径一般，线条明晰，但比较单调，与景观配合很不协调。跨径较

56、大，线条非常美，与环境和谐，增加了城市的景观。养护维修量小小较大设计技术水平经验较丰富，国先进水平。经验丰富，国先进水平。经验一般，国一般水平。施工技术悬臂施工法：不需要大量施工支架和临时设备，不影响桥下通航通车，施工不受季节、河道水位的影响，并能在大跨径桥上采用。预制T型构件，运至施工地点，采用混凝土现浇，将T型梁连接，其特点外型简单、制造方便，整体性好。转体施工法：对周围的影响较小，将结构分开建造，再最后合龙，可加快工期，是近十年来新兴的施工方法，施工难度较大。工 期较短较短较长1.2.2 梁部截面形式目前在桥梁截面形式的选择中，主要有箱形梁、组合箱梁、槽型梁、T型梁等可采用的梁型。本设计

57、模拟的是单箱单室截面形式。连续单箱梁有如下优点：（1）截面抗扭刚度大，结构在施工与使用过程中都具有良好的稳定性；（2）顶板和底板都具有较大的混凝土面积，能有效地抵抗正负弯矩，并满足配筋的要求，适应具有正负弯矩的结构，如连续梁、拱桥、刚构桥、斜拉桥等，也更适应于主要承受负弯矩的悬臂梁，T型刚构等桥性；（3）适应现代化施工方法的要求，如悬臂施工法、顶推法等，这些施工方法要求截面必须具备较厚的底板；（4）承重结构与传力结构相结合，使各部分部件共同受力，达到经济效果，同时截面效率高，并适应预应力混凝土结构空间布束，更加收到经济效果；（5）对于宽桥，由于抗扭刚度大，跨中无需设置横隔板就能获得满意的荷载横

58、向分布；（6）适合于修建曲线桥，具有较大适应性；（7）能很好适应布置管线等公共设施，景观效果好。该方案需采用就地浇筑，现场浇筑混凝土及拉预应力工作量大，但可全线同步施工，施工期间工期不受控制，对桥下道路交通影响较其他方案稍大。组合箱梁结构整体性强，抗扭刚度大，适应性强。双箱梁预制吊装，铺预制板，重量轻。但从桥下看，景观效果稍差。从预制厂到土地的运输要求相对较低，运输费用较低。但桥面板需现浇施工，增加现场作业量，工期也相应延长。美观较差，并且徐变变形大，对于无缝线路整体道床轨道结构形式来说，存在着后期维修养护工作量大的缺点。槽型梁为下承式结构，其主要优点是造型轻巧美观，线路建筑高度最低，且两侧的

59、主梁可起到部分隔声屏障的作用，但下承式混凝土结构受力不很合理，受拉区混凝土即车道板圬工量大，受压区混凝土圬工量小，梁体多以受压区(上翼缘)压溃为主要特征，不能充分发挥钢及混凝土材料的性能。同时，由于结构为开口截面，结构刚度及抗扭性较差，而且需要较大的技术储才能实现。T型梁结构受力明确，设计及施工经验成熟，跨越能力大，施工可采用预制吊装的方法，施工进度较快。该方案建筑结构高度最高，由于梁底部呈网状，景观效果差。同时，其帽梁虽较槽型梁方案短些，但较其他梁型长，设计时其帽梁也须设计成预应力钢筋混凝土帽梁，另外预制和吊装的实施过程也存在着与其他预制梁同样的问题。1.2.3 施工方案本设计采用的是悬臂浇

60、注施工，其特点如下：不需要大量施工支架和大型临时设备；不影响桥下通航、通车；不受季节、洪水影响和跨数限制；桥梁施工受力状态与运营受力状态基本相近；不需要占用较大的预制场地；逐段浇筑，易于调整和控制梁段的位置，整体性好，且各段施工属严密的重复作业，需要施工人员少，工作效率高。但施工线形及合龙技术要求较高。悬臂浇注施工以移动式挂篮为主要施工设备，以桥墩为中心，从墩顶开始，对称向两边逐段浇注混凝土，待混凝土达到要求的强度后，拉预应力筋，再向前移动挂篮，进行下一个节段的施工，利用已浇梁段将梁体自重和施工荷载传递到桥墩和基础上。挂篮悬臂施工的节段长度划分，主要取决于施工工期和挂篮的起吊能力，一般长度为3