高洪輝

(中國(guó)中鐵二院昆明勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，云南昆明 650200)

新建鄭(州)萬(wàn)(縣)鐵路是我國(guó)鐵路網(wǎng)的重要組成部分，國(guó)鐵Ⅰ級(jí)，速度目標(biāo)值客車(chē)350 km/h，復(fù)雜的地形、地質(zhì)條件決定了其工程種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。本文結(jié)合鄭萬(wàn)線無(wú)砟軌道連續(xù)梁的設(shè)計(jì)，分析了箱梁橫向環(huán)框計(jì)算。

1 工程實(shí)例計(jì)算

縱向取1 m梁段，按照支撐設(shè)在腹板底端的橫向框架為結(jié)構(gòu)模型，采用橋梁結(jié)構(gòu)專用有限元程序進(jìn)行計(jì)算。橫向共76個(gè)節(jié)點(diǎn)，70個(gè)單元，單元?jiǎng)澐衷斠?jiàn)圖1單元布置圖。

圖1 單元布置

荷載橫向分布示意如圖2所示。

圖2 荷載橫向分布

荷載計(jì)算如下。

自重按26.5 kN/m3考慮。

1.1 二期恒載

查通橋(2005)2010-Ⅰ，單線，32m直線梁，二期恒載為74.68 kN/m，包括道渣及線路設(shè)備、人行道支架、步板、電纜槽、擋碴塊、現(xiàn)澆橋面板及橫隔板濕接縫的重量。

(1)擋碴墻：0.35×0.2×25=1.75kN/m(以集中力方式加)。

(2)人行道欄桿：全橋鋼筋：7 944 kg，混凝土：0.6 m3。9384/100/204=0.46kN/m(每側(cè)：0.23kN，以集中力方式加)。

(3)人行道板全梁共計(jì)：混凝土：3.912 m3，HRB400鋼筋：954.72 kg。

3.912×23/32.6=2.76kN/m

954.72/100/32.6=0.293kN/m

合計(jì)：3.053 kN/m(每側(cè)1.5 kN，以集中力方式加)

(4)橋面防水：均厚0.35×25=5.688/7.4=1.2kN/m。

(5)2101(32 m單線梁)每孔梁擋碴塊：混凝土1.5 m3，鋼筋186.28 kg。

1.5×25/32.6=1.1503kN/m

186.28/100/32.6=0.0571kN/m

合計(jì)：1.207 kN/m(每側(cè)0.6 kN，以集中力方式加)

本橋與之相同。

(6)線路設(shè)備、道碴、電纜槽重。

74.68-(2.294+3.053+3.760+2.531+4.098+1.207)=57.737kN/m(橫向?yàn)?2.8 kN/m)

本橋二期恒載包括：線路設(shè)備、道碴、電纜槽重、擋碴墻、人行道欄桿、泄水坡、防水層、保護(hù)層、擋碴塊。

本橋二期恒載：57.737+0.237+3.5+5.688+5.98+1.207+5=79.349kN/m，取80 kN/m。

本橋接觸網(wǎng)為20 kN(只在一側(cè)加集中力)，接觸網(wǎng)懸臂板為24.25 kN(以集中力加在接觸網(wǎng)一側(cè))。

1.2 活載

列車(chē)荷載橫向計(jì)算采用特種活載輪重均布作用在頂板頂面，其荷載橫向分布寬度按軌道板底座均勻分布作用于梁頂，分布寬度按3.53 m計(jì)，人群荷載按通橋(2005)2010-Ⅰ設(shè)計(jì)說(shuō)明中規(guī)定布載。

(1)人群荷載：4 kN/m。

(3)中活載特載：1.154×250/1.5/3.53=54.49kN/m。

(4)橫向搖擺力：50 kN，取不利位置作用于梁頂。

(5)橫向風(fēng)力：K1×K2×K3×W0×1=1.3×1.0×1.0×500=650N/m=0.65kN/m。

(6)溫度荷載依據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明中，整體升溫20 ℃，整體降溫20 ℃取，日照溫差依據(jù)TB 1002.3-2005《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》附錄B。

(7)整體升、降溫20 ℃。

(8)不均勻升降溫。

采用通橋(2015)2368A圖紙的溫度，日照溫差為頂板15 ℃，兩側(cè)腹板分別為10 ℃和5 ℃；寒潮溫差為-10 ℃，計(jì)算中考慮雙側(cè)腹板及底板寒潮溫差。

升溫：Ty=T0e-10y，降溫：Ty=T0e-14y

2 計(jì)算結(jié)果分析

2.1 底板預(yù)應(yīng)力鋼束徑向力

qx=2Npea，其中，a為梁高二次拋物線方程二次項(xiàng)系數(shù)，a=1/354.375，梁腹板內(nèi)側(cè)間距4.7 m。

橫向均布荷載qx=Npea=2×83776/(354.375×4.7)=100.6kN/m。

2.2 截面內(nèi)力圖

恒載、主力及主力+附加力(包絡(luò))截面內(nèi)力圖如圖3～圖5所示。

圖3 恒載內(nèi)力

圖4 主力內(nèi)力

圖5 主力+附加力(包絡(luò))內(nèi)力

2.3 計(jì)算結(jié)果

考慮底板鋼束徑向力的截面驗(yàn)算結(jié)果如表1所示。

本環(huán)框中腹板按照偏心受壓構(gòu)件考慮，底板按照純彎構(gòu)件考慮。

C55混凝土：主力時(shí)[σb]=16.8MPa，主+附組合時(shí)[σb]=21.84MPa，滿足規(guī)范要求。

HRB400鋼筋：主力時(shí)[σs]=180MPa，主+附組合時(shí)[σs]=230MPa，滿足規(guī)范要求。

表1 考慮底板鋼束徑向力——截面驗(yàn)算結(jié)果

裂縫寬度允許值：主力時(shí)wf=0.2mm，主+附組合時(shí)wf=0.24mm，滿足規(guī)范要求。

考慮底板鋼束徑向力：

(1)底板底層橫向鋼筋直徑須采用φ20 mm，則腹板箍筋須采用φ20 mm。

(2)頂板頂、底層橫向鋼筋，由于裂縫偏大，鋼筋型號(hào)選φ20 mm。

若不考慮徑向力：腹板箍筋、底板橫向鋼筋僅需φ16 mm。

綜合以上分析，頂板頂、底層橫向鋼筋采用φ20 mm；底板頂、底層橫向鋼筋采用φ20 mm；腹板箍筋采用φ20 mm。