小議高鐵搖橋梁的設(shè)計(jì)與分析

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1搖橋梁設(shè)計(jì)

陡崖一跨而過,橋臺位置根據(jù)穩(wěn)定邊坡確定。全橋孔跨布置采用(100m+100m)T形剛構(gòu)+1-32m簡支梁,全橋長245郾5m。對于高墩大跨橋,T形剛構(gòu)的整體性、結(jié)構(gòu)受力性能好,橫橋向抗推剛度及抗扭剛度大,有利于懸臂施工的橫向抗風(fēng)要求,同時(shí)節(jié)省大噸位支座以及后期維修養(yǎng)護(hù)。全橋立面見。2郾2搖上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2郾2郾1搖主梁構(gòu)造主梁采用C55混凝土,封端采用C55無收縮混凝土。梁體為變截面箱梁,單箱單室直腹板。中支點(diǎn)處箱梁梁高11郾4m,跨中及梁端梁高4郾5m,梁底下緣采用2次拋物線過渡,拋物線起點(diǎn)距離梁端13m處,終點(diǎn)距離主墩中心線6m處。箱梁頂寬12郾48m,箱梁底寬7郾4m,主墩處箱梁底寬加寬至7郾9m。頂板厚度除支點(diǎn)處外均采用35cm,底板厚度50~120cm,腹板厚度55~100cm。箱梁頂板處設(shè)置120cm伊40cm梗脅,底板處設(shè)60cm伊30cm梗脅。根據(jù)梁體受力及鋼束張拉錨固布置的要求,梁體內(nèi)底板相應(yīng)位置處設(shè)有鋸齒板。梁體在支點(diǎn)處共設(shè)置4道橫隔板,端部橫隔板厚1郾6m,空心墩處設(shè)置2道厚為1郾6m的橫隔板并與空心墩墩身正對,隔板處設(shè)進(jìn)人洞,梁端進(jìn)人洞位置結(jié)合鄰跨簡支梁隔板空洞位置確定,以方便檢查人員進(jìn)入。箱梁腹板每隔200cm左右設(shè)準(zhǔn)100mm通風(fēng)孔。在中支點(diǎn)橫隔板兩側(cè)底板設(shè)置內(nèi)徑為100mm的泄水孔。主梁采用C55混凝土。梁體截面。梁頂面及鋼筋均按水平布置,梁體澆筑時(shí)一并澆筑同強(qiáng)度等級混凝土形成橫向2%的排水坡。為避免橋面混凝土出現(xiàn)裂縫,在橋面設(shè)置HRB335抗裂鋼筋網(wǎng),鋼筋直徑7mm,間距15cm主梁0號段長度18m,中間懸澆各段長度3~4m,合龍段長度2m,最大懸澆質(zhì)量255t。2郾2郾2搖墩梁固結(jié)區(qū)構(gòu)造墩梁固結(jié)區(qū)是T構(gòu)橋的重要構(gòu)造之一,是傳遞荷載、擴(kuò)散應(yīng)力的關(guān)鍵部位。

2局部應(yīng)力分析

設(shè)計(jì)利用ANSYS軟件建立空間模形,選取剛臂墩頂縱向2伊12m主梁及10m墩身范圍建立空間模型,對墩梁固結(jié)部位進(jìn)行局部應(yīng)力分析。采用solid45號單元,因模型對稱性為減小求解規(guī)模在墩頂對稱取用一半模型,共用14526個(gè)節(jié)點(diǎn)及62353單元。局部應(yīng)力分析模型詳。計(jì)算結(jié)果表明,空間結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析與平面分析結(jié)果吻合較好,在縱向預(yù)應(yīng)力作用下箱梁截面受力較為均勻。主應(yīng)力計(jì)算結(jié)果顯示,除預(yù)應(yīng)力的錨固點(diǎn)、橫隔板、箱梁截面倒角處的局部應(yīng)力集中位置外,主拉應(yīng)力都比較小,整個(gè)梁體的應(yīng)力狀態(tài)滿足梁體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求,出現(xiàn)應(yīng)力集中的范圍較小。同時(shí)設(shè)計(jì)中通過增設(shè)橫隔板的橫、豎向預(yù)應(yīng)力改善受力狀況。2郾2郾3搖梁體預(yù)應(yīng)力體系梁體采用三向預(yù)應(yīng)力體系?？v向預(yù)應(yīng)力采用9、15、19準(zhǔn)15郾2mm鋼絞線,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1860MPa,其技術(shù)條件符合GB/T5224—2003標(biāo)準(zhǔn),管道形成采用金屬波紋管;橫向預(yù)應(yīng)力采用4準(zhǔn)15郾2mm鋼絞線,扁形金屬波紋管成孔,在頂板間隔50cm布置,在支點(diǎn)隔板及墩梁固結(jié)處也布置有橫向鋼束;豎向預(yù)應(yīng)力采用準(zhǔn)32mm高強(qiáng)度精軋螺紋鋼筋,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值830MPa,采用內(nèi)徑45mm鐵皮管成孔,在腹板間隔50cm布置,除中支點(diǎn)兩側(cè)各約35m范圍設(shè)置2排外,其余范圍設(shè)置單排。為減少收縮徐變對大跨梁變形的影響,要求縱向預(yù)應(yīng)力在梁體混凝土強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%后進(jìn)行張拉,且必須保證張拉時(shí)梁體混凝土齡期大于7d。主梁縱向鋼束布置。為確保墩梁固結(jié)處的受力安全,除頂板外,在橫隔板及底板布置橫向鋼束,在腹板布置2道豎向預(yù)應(yīng)力筋,豎向預(yù)應(yīng)力筋伸入主墩5郾0m。墩梁固結(jié)處橫豎搖2郾2郾4搖主梁設(shè)計(jì)指標(biāo)主橋采用MIDAS和橋梁博士2種程序進(jìn)行靜力計(jì)算。結(jié)構(gòu)變形、變位及自振頻率等指標(biāo)要求均按《新建時(shí)速200km客貨共線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》(以下簡稱“暫規(guī)冶)控制。最大靜活載撓度-30mm,為跨度的1/3333,參照《暫規(guī)》中96m跨度的限值1/900,滿足要求;中-活載作用下梁端豎向折角1郾39譯,小于限值3譯;在列車橫向搖擺力、風(fēng)力和溫度力作用下,梁體的水平撓度11郾6mm,為跨度的1/8620,小于限值2郾2郾5搖上部結(jié)構(gòu)。

作者：李浩單位：廣西高鐵局