張 曉
中鐵一局集團(tuán)橋梁工程有限公司(401121)
新建高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線多采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁,截面類(lèi)型為單箱單室,梁端頂、腹板及底板局部向內(nèi)側(cè)加厚。橋面總寬13.8m,梁長(zhǎng)32.6m,計(jì)算跨度31.1m,跨中部分梁高2.8m,支點(diǎn)部分梁高3.0m。雙線整孔箱梁體積大、自重大,對(duì)施工機(jī)械要求較高。
武廣客運(yùn)專(zhuān)線站前工程跨越江漢平原區(qū)段,屬于沖積平原區(qū),地形平坦,稻田密布,地基承載能力差。該處鐵路以橋梁的形式通過(guò)沖積平原區(qū)。旅客列車(chē)設(shè)計(jì)行車(chē)速度350 km/h,線路剛度條件要求嚴(yán)格,成橋方式有懸灌、移動(dòng)模架造橋、現(xiàn)澆、預(yù)制安裝等方式。因?yàn)楣て诘戎T多原因,要求成橋速度加快,現(xiàn)對(duì)32m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁擬采用貝雷梁支架的形式進(jìn)行現(xiàn)澆生產(chǎn)。采用此法可避免大面積地基處理,減少人員投入,從而提高施工速度,同時(shí)也兼顧了經(jīng)濟(jì)效益。
高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線32 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁采用C50高性能混凝土。箱梁高度為3.05 m,底板厚度為0.28~0.7m,頂板厚度為0.3~0.65m,底板寬度為5.5m,頂板寬度為13.4m,其橫截面示意圖如圖1。
跨中設(shè)置因支架變形而引起6.5 cm的反拱,其余項(xiàng)的預(yù)拱度值參考設(shè)計(jì)圖紙,進(jìn)行累加,預(yù)拱度按二次拋物線設(shè)置。
采用貝雷梁設(shè)計(jì)的現(xiàn)澆支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2所示。
支架從上到下依次為:箱梁外模架、底模、15 cm×10 cm方木、16號(hào)工字鋼、貝雷梁片(20片雙層梁)、32號(hào)工字鋼和直徑500mm、壁厚8mm的鋼管。
箱梁自重:在中間23.6m直線范圍內(nèi),重量為23.1 t/m;在兩端1.5m局部加厚段范圍,重量為37.1 t/m;中間3m變截面范圍內(nèi),重量從28.4 t/m變化到30.9 t/m?;炷恋拿芏葹?2.6 ×103kg/m3。
模板荷載:按100 t考慮。
支架荷載:貝雷梁的自重按模數(shù)由MIDAS自動(dòng)生成,其余部分按50 t考慮。
施工荷載:按施工規(guī)范取值。
用MIDAS有限元程序?qū)χЪ芙Y(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算,選取的力學(xué)計(jì)算模型及計(jì)算結(jié)果分別見(jiàn)圖3和圖4。
可以看出最大應(yīng)力為325MPa,位于兩端的豎桿處,桿件的應(yīng)力滿足要求。
本研究運(yùn)用64排冠脈CT血管造影方法對(duì)冠狀動(dòng)脈的左主干(LM)、前降支(LAD)、對(duì)角支(D)、左回旋支(LCX)、鈍緣支(OM)、右冠狀動(dòng)脈(RCA)、后降支(PDA)等血管段進(jìn)行狹窄程度的檢查。冠狀動(dòng)脈狹窄程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參考李偉等人在《CT理論與應(yīng)用研究》上發(fā)表的文章[5],具體分級(jí)方式見(jiàn)表3。
1.4.1 樁頂荷載
貝雷梁支架在澆筑混凝土?xí)r,樁頂?shù)暮奢d如表1所示。
由表1可得貝雷梁支架對(duì)群樁彎矩 1611 t·m。
1.4.2 樁身內(nèi)力計(jì)算
使用橋梁博士進(jìn)行樁身內(nèi)力計(jì)算,分析如下:
按群樁分析,且計(jì)算類(lèi)別為多排彈性基礎(chǔ)。外力P=20764.000 k,H=0.000 k,M=16110.000 k-m?;撞磺度霂r石層。樁排信息如表2。
表1 樁頂荷載計(jì)算表
表2 樁排信息
承臺(tái)剛度信息為:
1)豎向位移時(shí),樁頂豎向反力合計(jì) =12320MN;
2)水平位移時(shí),樁頂水平反力合計(jì) =1410 MN;
3)水平位移時(shí),樁頂反彎矩合計(jì) =-4311MN-m;
4)轉(zhuǎn)角時(shí),樁柱頂反彎矩合計(jì) =108000 MN-m。
承臺(tái)位移計(jì)算結(jié)果為承臺(tái)豎向位移0.0017m,水平位移0.0005m,轉(zhuǎn)角位移0.0002弧度,各單樁樁頂內(nèi)力及地面處的內(nèi)力如表3。
表3 樁頂內(nèi)力(kN,m)
計(jì)算結(jié)果為:
1)地面處樁柱彎矩:M0175.3 kN-m;
2)樁柱頂彎矩:Ma=175.3 kN-m。
地面處樁柱變位:水平位移0.0005m,轉(zhuǎn)角-0.0002弧度
樁柱底彎矩經(jīng)過(guò)計(jì)算,得知樁身最大彎矩M=175.3kN·m,豎向壓力 N1=1 901.7 kN,N2=3 289.3 kN。
1)當(dāng) M=175.3 kN·m,N=1 901.7 kN 時(shí):
已知:樁徑 d=1.5m,C25混凝土,Ⅰ級(jí)鋼筋,縱向鋼筋面積 As=7437m2,fcd=11.5 MPa,fsd=195 MPa as=70 mm; 驗(yàn)算:樁身是否安全(按圓形偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算)。
由以上計(jì)算可得出12m高墩身處用貝雷梁支架澆筑梁體混凝土?xí)r樁身是安全的。同理,可以算出7.5m高墩身處用貝雷梁支架澆筑梁體混凝土?xí)r樁身也是安全的。
通過(guò)計(jì)算,可以得出,7.5 m及12m高墩身處用貝雷梁支架澆筑梁體混凝土?xí)r,貝雷梁支架桿件的應(yīng)力均滿足要求,同時(shí)樁身安全。施工實(shí)踐證明,該設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理,且保證了施工安全與質(zhì)量,為貝雷梁在高速鐵路建設(shè)中的推廣使用提供了經(jīng)驗(yàn)。
[1]TB 10002.1-2005,鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范[S]
[2]TB 10002.2-2005,鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]
[3]TB 10002.5-2005,鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]
[4]TB 10002.2-99,鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]