客運(yùn)專線橋梁

1、客運(yùn)專線簡支箱梁綜述客運(yùn)專線簡支箱梁綜述 1. 概述2. 主要結(jié)構(gòu)類型及適用范圍3. 主要設(shè)計(jì)參數(shù)及指標(biāo)4. 主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)5. 主要結(jié)構(gòu)形式6. 結(jié)構(gòu)構(gòu)造7. 施工架設(shè)8. 結(jié)語1.簡支箱梁在高速鐵路橋梁中應(yīng)用廣泛2.整孔簡支箱梁的特點(diǎn) 受力簡單、明確、形式簡潔、外形美觀、抗扭剛度大； 建成后的橋梁養(yǎng)護(hù)工作量小、噪音小。3.我國客運(yùn)專線簡支箱梁主要分三類 秦沈客運(yùn)專線簡支箱梁； 時速250公里客運(yùn)專線通用圖； 時速350公里客運(yùn)專線常用跨度梁。按軌道形式：有碴軌道和無碴軌道按施工方法：整孔預(yù)制和原位現(xiàn)澆 按預(yù)應(yīng)力體系：先張和后張按結(jié)構(gòu)形式：雙線、單線、單線并置和組合箱梁 以及先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力

2、混凝土連續(xù)梁 秦沈客運(yùn)專線 簡支箱梁 時速 250 公里客運(yùn) 專線簡支箱梁 時速 350 公里客運(yùn)專線簡支箱梁 設(shè)計(jì)速度（km/h） 200 （基礎(chǔ)設(shè)施 250） 250（近期兼顧200km/h 客貨共線） 350 雙線線間距（m） 4.6 4.6 5.0 設(shè)計(jì)荷載 ZK 活載 ZK 活載、中-活載 ZK 活載 最小曲線半徑（m） 2800 2000 5500 先張 20m、24m、24m（高）32m 雙線整孔 20m、24m、24m（高）32m 雙線整孔 有碴軌道 后張 20m、24m、32m 雙線、單線并置整孔預(yù)制及原位現(xiàn)澆 20m、24m、24m（高）32m 單線、雙線整孔；24m、32

3、m 雙線組合箱梁 20m、24m、24m（高）32m、40m 雙線整孔 先張 20m、24m、24m（高）32m 雙線整孔 結(jié)構(gòu)類型 無碴軌道 后張 24m 雙線整孔；24m、32m 單線并置 20m、24m、24m（高）32m、40m 雙線整孔 順號 項(xiàng)目 檢算條件 控制條件 01 預(yù)制結(jié)構(gòu) K2.0 強(qiáng)度安全系數(shù) 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu) K2.2 02 設(shè)計(jì)安全 系數(shù) 抗裂安全系數(shù) Kf1.2 03 預(yù)加應(yīng)力時錨下鋼束控制應(yīng)力 con0.75fpk 04 傳力錨固時鋼束控制應(yīng)力 p0.65fpk 05 運(yùn)營荷載下鋼束應(yīng)力 p0.60fpk 06 疲勞荷載作用下鋼束應(yīng)力幅 p140 07 鋼筋應(yīng)力 Mpa

4、 疲勞荷載作用下帶肋鋼筋應(yīng)力幅 s150 08 傳力錨固時混凝土壓應(yīng)力 c0.75fc 09 傳力錨固時混凝土拉應(yīng)力 ct0.70fct 10 運(yùn)營荷載下混凝土壓應(yīng)力 c0.50fc 11 運(yùn)營荷載下混凝土拉應(yīng)力 ct0 12 運(yùn)營荷載下混凝土最大剪應(yīng)力 c1.063ctf 13 抗裂荷載下混凝土主拉應(yīng)力 tpfct 14 混凝土 應(yīng)力 Mpa 抗裂荷載下混凝土主壓應(yīng)力 cp0.60fc 秦沈客運(yùn)專線簡支箱梁 時速 250 公里客運(yùn)專線簡支箱梁 時速 350 公里客運(yùn)專線簡支箱梁 L24m L/1500 L/1800 L/1800 靜活載撓度 24mL40m L/1500 L/1500 L/1

5、500 水平撓度 1/4000 1/4000 1/4000 以一段 3m 長的線路為基準(zhǔn)， ZK 活載作用下，一線兩根鋼軌的豎向相對變形量限值 1.5mm 1.5mm 實(shí)際運(yùn)營列車作用下，一線兩根鋼軌的豎向相對變形量限值 1.2mm 1.2mm 有碴 20 20 20 徐變拱度（mm） 無碴 10 10 10 L20m n0=80/L L20m n0=80/L 自振頻率限值 20mL96m n0=23.58L-0.592 20mL96m n0=23.58L-0.592 L40m n0=120/L 4.1 動力性能分析 4.2 線形控制 4.3 耐久性設(shè)計(jì) 由于橋梁結(jié)構(gòu)在機(jī)車、車輛活載下的動力響

6、應(yīng)分析與車輛性能、軌道平順性、結(jié)構(gòu)剛度等因素有關(guān)，而我國尚缺乏高速鐵路實(shí)測機(jī)車車輛性能及軌道不平順參數(shù)，同時高速鐵路采用的機(jī)車車輛類型還未最后確定，因此動力仿真計(jì)算根據(jù)不同設(shè)計(jì)條件進(jìn)行。 名稱 編組 計(jì)算車速(km/h) 軌道不平順 德國 ICE3 動力分散獨(dú)立式高速列車 16 輛編組 (3 動+1 拖)4 國產(chǎn)動力分散獨(dú)立式高速列車 16 輛編組 (3 動+1 拖)4 250,275,290,300 德國低干擾譜生成的軌道不平順樣本，點(diǎn)距 0.25m， 截止波長 80m 先鋒號列車 16 輛編組 (2動+1拖)5+1拖 中華之星列車 16 輛編組 1 動+14 拖+1 動 240,250,2

7、60,270 秦沈客運(yùn)專線實(shí)測軌道不平順 韶山 8 機(jī)車雙層客車 1 動12 拖1 動 160,180,200 200km/h 動力集中式電動車組 1 動12 拖1 動 160,180,200,220, 東風(fēng) 4 內(nèi)燃機(jī)車C62 貨車 1 動20 拖 50,60,70,80,90 美國五級譜 美國六級譜 名稱 編組 計(jì)算車速(km/h) 軌道不平順 德國ICE3動力分散獨(dú)立式高速列車 16 輛編組 (3 動+1 拖)4 250,275,300,325,350,375. 400,420 法國TGV動力分散鉸接高速列車 20 輛編組 250,275,300,325,350,375. 400,420

8、 日本500系動力分散獨(dú)立高速列車 16 輛編組 (3 動+1 拖)4 250,275,300,325,350,375. 400,420 國產(chǎn)動力分散獨(dú)立式高速列車 16 輛編組 (3 動+1 拖)4 250,275,300,325,350,375. 400,420 先鋒號列車 16 輛編組 (2動+1拖)5+1拖 160,180,200,220, 240, 270 中華之星列車 16 輛編組 1 動+14 拖+1 動 160,180,200,220, 240, 270 德國低干擾譜生成的軌道不平順樣本，點(diǎn)距0.25m， 截止波長 80m 脫軌系數(shù)： Q/P0.8輪重減載率：P/P00.6舒適

9、度指標(biāo)： W2.5 為優(yōu) 2.50W2.75為良 2.75 W3.0為合格車體振動水平加速度 aL0.10g車體振動垂直加速度 aV0.13g橋梁響應(yīng)評判標(biāo)準(zhǔn)：對于有碴軌道，橋梁的最大垂向加速度amax0.35g， 高速列車要求下部結(jié)構(gòu)具有較高的平順性，為保證線路的平順性，設(shè)計(jì)時力求降低梁體的徐變拱度。由動力仿真計(jì)算確定梁的基本剛度后，應(yīng)盡量減小徐變拱度的終極值。而梁體徐變拱度的變化，是與梁體自重?fù)隙?、預(yù)加應(yīng)力產(chǎn)生的拱度、二期恒載產(chǎn)生的撓度以及預(yù)加應(yīng)力與二期恒載上橋時間密切相關(guān)的。影響預(yù)應(yīng)力混凝土梁徐變上拱的因素較多，有設(shè)計(jì)、施工、環(huán)境等等。 設(shè)計(jì)方面因素設(shè)計(jì)方面因素 .降低橋梁在使用階段的應(yīng)

10、力水平；.預(yù)應(yīng)力筋的布置形式；.控制橋梁的恒、活載設(shè)計(jì)彎矩比。施工方面因素施工方面因素 . 材料的選擇；. 混凝土的配合比；. 骨料的力學(xué)性能的影響；. 預(yù)施應(yīng)力時梁體的狀態(tài)，預(yù)施應(yīng)力的工藝；. 養(yǎng)護(hù)工藝；. 存梁狀態(tài)。為提高結(jié)構(gòu)耐久性，主要采取以下措施： （1）采用高性能混凝土，嚴(yán)格控制混凝土配合比及外加劑的摻量與品質(zhì)，控制混凝土在入模、拆模、蒸氣養(yǎng)護(hù)、自然養(yǎng)護(hù)時的溫度指標(biāo)及養(yǎng)護(hù)時間； （2）進(jìn)行堿活性試驗(yàn)，防止堿骨料反應(yīng)發(fā)生； （3）嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力梁的后期徐變變形，保證各類梁在各種不利因素影響后有足夠的抗裂安全儲備； （4） 加大普通鋼筋保護(hù)層厚度； （5） 提高對管道灌漿材料性能要求，加

11、強(qiáng)對預(yù)應(yīng)力筋及錨頭的保護(hù)措施； （6） 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)預(yù)埋件的防腐處理； （7）加強(qiáng)橋面防排水措施，梁端設(shè)置防排水伸縮裝置。并選擇方便施工、耐久性能優(yōu)良的防水材料。 5.1 國外客運(yùn)專線簡支箱梁國外客運(yùn)專線簡支箱梁 5.2 秦沈客運(yùn)專線簡支箱梁秦沈客運(yùn)專線簡支箱梁 5.3 時速時速250公里客運(yùn)專線簡支箱梁公里客運(yùn)專線簡支箱梁 5.4 時速時速350公里客運(yùn)專線簡支箱梁公里客運(yùn)專線簡支箱梁 國外高速鐵路整孔簡支箱梁的應(yīng)用較為廣泛，歐洲等國設(shè)計(jì)荷載為UIC荷載，高跨比為1/91/11之間，其截面型式多為雙線單箱單室的整孔箱梁；日本國修建高速鐵路較早，設(shè)計(jì)活載采用N、P荷載接近實(shí)際運(yùn)行列車荷載，梁高相差

12、較大，高跨比為1/151/11之間，截面型式箱梁和多片T梁，且大量采用小跨度連續(xù)剛架橋。 國 名 跨度 （m） 梁高 （m） 高跨比 預(yù)應(yīng)力 方式 截面型式 結(jié)構(gòu)型式 意大利 23 2.5 1/9.2 先張法 單箱單室 簡支梁 德 國 42 23 4 2.3 1/10.4 1/10 后張法 單箱單室 簡支梁 法 國 40 3.5 1/11.4 后張法 單箱單室 連續(xù)梁 韓國 25 40 2.4 3.5 1/10 1/11.4 先后混張 后張法 單箱單室 單箱單室 連續(xù)梁 連續(xù)梁 5.2.1秦沈客運(yùn)專線雙線簡支箱梁全長 跨度 梁高 H （m） 全高（m） 頂寬 底寬 B 箱頂寬 混凝土體積 理論

13、梁重 防水層保護(hù)層重 最大理論吊重（含防水層保護(hù)層） 梁型 M m M M m m m m3 T t t 20 20.6 20 1.8 1.887 12.4 6.16 6.40 168.4 421 16.5 437 24 24.6 24 2.0 2.087 12.4 6.12 6.40 204.3 511 19.7 530 有碴 32 32.6 32 2.6 2.687 12.4 6.00 6.40 288.8 722 35.66 748 無碴 24 24.6 24 2.2 2.287 12.4 6.08 6.40 201.4 504 16.8 504 全長 跨度 梁高 H 全高 頂寬 底寬

14、B 箱頂寬 混凝土體積 理論梁重 防水層保護(hù)層重 最大理論吊重（含防水層保護(hù)層） 梁型 M m m m M m m m3 T t T 20 20.6 20 1.8 1.887 6.15 3.0 3.0 82.4 206 8.2 214 24 24.6 24 2.0 2.087 6.15 3.0 3.0 100.7 252 9.8 261 有碴 32 32.6 32 2.7 2.687 6.15 3.0 3.0 147.4 368 13.0 381 24 24.6 24 2.2 2.287 6.15 3.0 3.0 97.6 244 8.4 244 無碴 32 32.6 32 2.8 2.787

15、 6.15 3.0 3.0 142.0 355 11.1 355 5.3.1雙線簡支箱梁雙線簡支箱梁 在設(shè)計(jì)中考慮后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁與先張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁的互換，從模板簡統(tǒng)化角度出發(fā)，同一跨度形式的先張梁和后張梁采用同一截面，梁端采用底板向下加厚的方式，即保證隔墻足夠的抗扭性能，又最大限度地提供內(nèi)模工作空間，同時結(jié)構(gòu)外形保持一致，為采用帶模張拉工藝創(chuàng)造了條件。 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁，吸收和借鑒了“先張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁設(shè)計(jì)及制造工藝研究”的科研成果，采用折線配筋，提高結(jié)構(gòu)抗剪性能。 全長 跨度 跨中梁高 H 支點(diǎn)梁高 頂寬 底寬 B 箱頂寬 混凝土體積 理論梁重 防水層保護(hù)層重 最大理論

16、吊重（含防水層保護(hù)層） 梁型 M M M M M m m m3 t t t 20m 20.6 19.5 2.2 2.4 13.0 5.92 6.40 195.1 507 25.6 533 24m 24.6 23.5 2.2 2.4 13.0 5.92 6.40 228.1 593 30.6 624 24m高 24.6 23.5 2.8 3.0 13.0 5.74 6.40 245.0 637 30.6 668 32m 32.6 31.5 2.8 3.0 13.0 5.74 6.40 315.2 819 40.5 860 雙線組合箱梁由兩片單線并置箱梁通過橋位連接橋面板及端隔墻形成整體。此種結(jié)構(gòu)

17、形式主要為滿足橋隧相連地段的運(yùn)輸架設(shè)需要。該結(jié)構(gòu)與秦沈線單線并置箱梁的運(yùn)架梁方式類似，不同之處是架設(shè)完成后橋面板和端隔墻需在橋位進(jìn)行連接，形成整體橋面，不僅保證了橋面的整體性，提高結(jié)構(gòu)的耐久性同時考慮了適應(yīng)線間距4.6m5.0m的情況。 全長 跨度 梁高 H 支點(diǎn)梁高 頂寬 底寬 B 箱頂寬 混凝土體積 理論梁重 防水層保護(hù)層重 最大理論吊重（含防水層保護(hù)層） 梁型 M M M M m m m m3 t T t 24m 24.6 23.5 2.2 2.4 6.35 3.0 3.0 116.7 303 14.8 318 32m 32.6 31.5 2.8 3.0 6.35 3.0 3.0 165

18、.1 429 19.6 449 單線簡支箱梁主要用于聯(lián)絡(luò)線或線間距大于8.5m的單線鐵路需要。在單線箱梁處于單線橋隧地段，必須在隧道口進(jìn)行架設(shè)時，可根據(jù)架橋設(shè)備情況，采用現(xiàn)澆橋面板的方式。 全長 跨度 梁高 H 支點(diǎn)梁高 頂寬 底寬 B 箱頂寬 混凝土體積 理論梁重 防水層保護(hù)層重 最大理論吊重（含防水層保護(hù)層） 梁型 M m m M m m m m3 t t T 20m 20.6 19.5 2.2 2.4 8.40 3.80 3.80 116.9 304 12.5 316 24m 24.6 23.5 2.2 2.4 8.40 3.80 3.80 136.1 353 14.9 369 24m高

19、 24.6 23.5 2.8 3.0 8.40 3.80 3.80 149.3 388 14.9 404 32m 32.6 31.5 2.8 3.0 8.40 3.80 3.80 190.6 496 28.8 515 在設(shè)計(jì)中考慮后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁與先張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁的互換，從模板簡統(tǒng)化角度出發(fā)，同一跨度形式的先張梁和后張梁采用同一截面 時速350公里客運(yùn)專線簡支箱梁跨中截面 全長 跨度 梁高 梁全高 頂寬 底寬 箱頂寬 混凝土體積 理論 梁重 防水層保護(hù)層重量 最大理論吊重（含防水層、保護(hù)層） 梁型 m M m M M m m m3 t t t 20m 20.6 19.5 2.4 2.4

20、91 13.4 5.98 6.7 205 533 29 562 24m 24.6 23.5 2.4 2.491 13.4 5.98 6.7 239 622 35 657 24m 高 24.6 23.5 3.0 3.091 13.4 5.74 6.7 255 664 35 699 整孔預(yù)制箱梁 32m 32.6 31.5 3.0 3.091 13.4 5.74 6.7 328 853 46 899 現(xiàn)澆梁 40m 40.6 39.1 3.5 3.091 13.4 5.59 6.7 424 1102 57 6.1 梁端支承長度的優(yōu)化 6.2 進(jìn)人孔方案 6.3 梁端構(gòu)造 6.4 其他 現(xiàn)代橋梁合理

21、的梁端構(gòu)造除了應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)的受力要求外，還必須考慮便于在運(yùn)營期間的檢查、維修，同時應(yīng)滿足各種施工方法實(shí)施的可能性。 結(jié)合我國實(shí)際情況，以及認(rèn)識的不斷深入，對時速250公里及時速350公里客運(yùn)專線鐵路常用跨度預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁，預(yù)制梁支座中心距梁端的距離采用0.55m，現(xiàn)澆梁支座中心距梁端的距離為0.75m。 為方便養(yǎng)護(hù)維修人員檢查維修，梁端需設(shè)置進(jìn)人孔。秦沈客運(yùn)專線采用底板開洞方式，但此種方式由于底板開洞，箱梁底板預(yù)應(yīng)力筋不能均勻布置，使梁端底板中極易形成橫向拉應(yīng)力區(qū)。時速250公里及時速350公里客運(yùn)專線通用圖從不影響底板預(yù)應(yīng)力筋的布置，減小對梁端的削弱，結(jié)構(gòu)外型美觀影響較小等角度出發(fā)，采用

22、梁端底板中部開槽方案，該方案分別在相鄰兩孔梁的底板中部設(shè)置槽口，兩個槽口相對形成進(jìn)人孔，此方案梁端開槽位置與橋墩頂面設(shè)置的槽口相對應(yīng)，檢查維修時可從此處進(jìn)入梁體，并可進(jìn)行頂梁、支座檢查、維修等工作，該方式梁端支座布置與錨具的布置有足夠的構(gòu)造空間，對墩臺構(gòu)造尺寸要求較小。 影響梁端構(gòu)造尺寸的因素較多，對整孔簡支箱梁不僅要考慮在運(yùn)營荷載下結(jié)構(gòu)的受力性能，結(jié)構(gòu)的系列化和全橋的外型，還有很多施工控制因素需要考慮，如自動化內(nèi)膜要求的構(gòu)造空間、頂梁及吊梁時要求的隔墻尺寸、施工架設(shè)過程中支點(diǎn)的不平整效應(yīng)等。 秦沈客運(yùn)專線簡支箱梁由于梁高較低，為最大限度的提供梁端構(gòu)造空間，梁端腹板采用內(nèi)外同時加寬的方式，同時

23、設(shè)置了端隔墻。但由于構(gòu)造空間較小，自動化內(nèi)模的設(shè)置較為困難。 時速350公里客運(yùn)專線箱梁設(shè)計(jì)中，綜合考慮梁端截面的尺寸與變寬段長度，采取梁端截面漸變的方式，為自動液壓內(nèi)模的采用提供條件。 時速250公里客運(yùn)專線通用圖設(shè)計(jì)，在端截面漸變的基礎(chǔ)上，采取梁端底板向下加厚的方式，最大限度地提供內(nèi)模操作空間。 在客運(yùn)專線設(shè)計(jì)中充分考慮了橋上通過和擺放的各種設(shè)施的需要。主要有： 電纜槽、接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)、聲屏障、人行道擋板、 防水伸縮縫、綜合接地預(yù)埋鋼筋等、 擋碴墻等。 （1）目前設(shè)計(jì)無碴軌道粱橋面構(gòu)造根據(jù)京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)的，采用兩側(cè)排水方式。（2）目前幾條客運(yùn)專線試驗(yàn)段均為無碴軌道結(jié)構(gòu)形式，橋面構(gòu)造應(yīng)與采用無碴軌道結(jié)構(gòu)形式相適應(yīng)