劉騫儒
摘? 要:文章著重介紹了某高地震烈度區(qū)軌道交通高架段(59+100+57)m曲線連續(xù)剛構的設計,包括結構尺寸擬定、靜力計算、動力計算等。
關鍵詞:高烈度;曲線;連續(xù)剛構;預應力
中圖分類號:TM76? ? ? ? ?文獻標志碼:A? ? ? ? ?文章編號:2095-2945(2019)36-0086-02
Abstract: This paper focuses on the design of the(59+100+57) m-curve continuous rigid frame of the elevated section of rail transit in the high seismic intensity area, including the structure size, static calculation and dynamic calculation.
Keywords: high earthquake intensity; curve; continuous rigid frame; prestressing force
1 工程概況
軌道交通高架區(qū)間上跨雙向六車道高速公路,曲線半徑500m,橋梁高度26m, 抗震設防烈度為8度,地震動峰值加速度值為0.20g,采用結構為(59+100+57)m連續(xù)剛構,該橋為高架區(qū)間的控制性工程。
2 主要技術標準
(1)橋梁主體結構設計使用年限為100年。
(2)設計最高運行速度:
80km/h。
(3)線路:雙線線路,線間距4.2m,位于R=500m的圓曲線、緩和曲線和直線上。
(4)車型及編組:B型車,設計荷載采用6輛編組,列車軸重≤140kN。
3 主要結構尺寸
3.1 連續(xù)箱梁構造
(1)結構尺寸:梁體采用單箱單室、直腹板、變截面箱形結構,一聯總長217.165m(含梁縫),邊支座中心至梁端距離0.75m,計算跨度為(59.150+100+57.715)m,箱梁頂寬10.3m,底寬6.3m,中支點梁高5.8m,跨中及邊支點梁高為3.2m,梁底曲線采用二次拋物線。懸臂長為2.0m,頂板厚0.35~0.7m,底板厚0.35~1.1m,腹板厚0.43~1.2m,邊支座中心橫向間距為4.6m,全聯梁在中支點和邊支點處設置橫隔板,橫隔板均設置過人洞,中支點處橫隔梁厚3.0m,邊支點橫隔梁厚1.5m,因本聯梁位于曲線上,在中跨跨中設置0.5m的中隔墻。
(2)梁段劃分:梁段按施工順序共劃分為13種43個梁段,懸臂澆筑法施工。
(3)梁體曲線曲做,橫向結構尺寸保持徑向不變,支座沿徑向布置,見圖1。
(4)中墩為剛構墩,采用矩形截面實體墩,縱向寬
300cm,橫向630cm,橫向與梁底同寬。邊墩上設置支座,墩型為花瓶型,構造同本段落簡支梁墩型。墩底縱向330cm,橫向420cm。基礎均采用鉆孔灌注樁。
3.2 預應力體系
梁體按縱、豎雙向預應力體系設計,縱向按全預應力構件設計。
縱向預應力筋采用鋼絞線,抗拉強度標準值fpk=1860MPa,彈性模量Ep=1.95×105Mpa,其技術條件應符合《預應力混凝土用鋼絞線》(GB/T5224-2014)的規(guī)定。
豎向采用JLM-32精軋螺紋鋼錨具,抗拉強度標準值為fpk=830MPa,彈性模量為Ep=200GPa,其技術條件符合GB/T20065-2006標準的要求。
4 結構分析
4.1 計算參數及荷載
(1)混凝土:箱梁采用C55混凝土,混凝土彈性模量為3.60x104MPa,考慮恒載增大系數后容重采用26.5kN/m,極限抗壓強度37.0MPa,極限抗拉強度3.30MPa。環(huán)境相對濕度70%,預應力梁二期恒載加載齡期不小于60天,徐變齡期計算至3600天。
(2)預應力鋼筋:縱向、豎向預應力鋼束管道摩阻系數μ=0.23,管道偏差系數k=0.0025。縱向預應力鋼束一端錨具回縮6mm,松弛損失0.03σcon,豎向預應力鋼束一端錨具回縮1mm,松弛損失0.05σcon。
(3)活載:活載綜合影響系數按鐵路基本規(guī)范計算。
(4)基礎不均勻沉降:考慮相鄰兩橋墩基礎不均勻沉降值取1cm。
(5)溫度力:整體升溫按25℃考慮,整體降溫按20℃考慮(不含混凝土收縮影響),混凝土線膨脹系數為0.00001,橋面板升溫7℃對結構的影響。
(6)施工臨時荷載:掛籃重(含施工機具、人員等),每套掛籃按700KN考慮。
4.2 靜力計算
采用西南交大編制的《曲線橋梁結構分析系統(tǒng)》(ASCB)程序對箱梁進行施工階段和運營階段的縱向平面靜力分析計算。梁部計算模式共劃分108個單元,109個節(jié)點,共33個施工階段,全橋梁部采用C55混凝土,考慮混凝土的收縮徐變,分別考慮主力、主力+附加力兩種荷載組合。
4.2.1 箱梁縱向計算
由于地質條件相對較好,近似按承臺底部固接考慮,主墩與主梁固接。按《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規(guī)范》要求分別對混凝土和預應力鋼束的各項指標進行控制。
4.2.2 箱梁橫向分析
箱梁橫向按支承在主梁腹板中心線下緣的箱形框架計算,由于箱梁為單箱單室截面,兩道腹板下緣的支承剛度相同,據此檢算頂板底板腹板的厚度并配置鋼筋。
5 動力分析
采用Midas Civil建立全橋模型,分別對梁體的扭轉變形、整體結構的自振頻率、多遇地震、罕遇地震進行了計算,見圖2。
通過表1,可以看出該橋橫向一階自振周期2.0s。要想減小橫向自振周期,在其上部結構一定的情況下就必須增加下部結構的剛度,也就是增加下部結構的尺寸。但是增加下部結構的尺寸的同時下部結構的質量也在相應增加,這對減小該橋的自振周期又是不利的。自振周期隨下部結構尺寸的增加變化非常緩慢。結合今年來在客貨共線鐵路、高速鐵路的大量連續(xù)剛構的設計總結的經驗,采取了適當的自振周期要求。
在常規(guī)力和多遇地震作用下,剛構墩和邊墩均處于彈性狀態(tài)。在罕遇地震作用下,采用延性設計,橋墩發(fā)生屈服。按這目標進行墩身配筋計算,橋墩的位移延性比滿足規(guī)范要求。
6 結束語
本橋的設計表明曲線連續(xù)剛構能很好適應軌道交通的線路平面要求,強度、剛度、穩(wěn)定性的各項計算結果滿足規(guī)范要求,而且跨越能力強,對高等級公路施工干擾小。曲線連續(xù)剛構值得在后續(xù)的軌道交通高架橋梁建設中大力推廣。
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