[PPT]鐵路建設(shè)工程(客運(yùn)專線橋梁)新技術(shù)概述

1、鐵路建設(shè)工程新技術(shù)概述授課：xxx一、橋梁工程設(shè)計要求客運(yùn)專線橋梁特點(diǎn)1、橋梁在線路中所占比例大，并且高架、長橋、大 跨度橋梁多。 2、設(shè)計時速300km、350km的客運(yùn)專線及城際鐵路，其梁面均采用無砟軌道。 3、梁體均采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱形截面，抗豎彎、側(cè)彎及抗扭的剛度大。4、32m雙線整體箱梁為主要梁形，架設(shè)需采用專用設(shè)備，技術(shù)含量高。 箱形截面由于具有良好的結(jié)構(gòu)性能，因而在現(xiàn)代各種橋梁中得到廣泛的應(yīng)用。一般來講，常見的箱形截面有單箱單室、單箱多室、多箱單室、多箱多室等。與肋板式截面相比，箱形截面具有以下顯著特點(diǎn)：預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁的特點(diǎn) 1、箱梁截面抗扭剛度大，結(jié)構(gòu)在施工與使用過程中都有

2、良好的穩(wěn)定性。 2、箱梁頂板和底板部具有較大的混凝土面積，能有效抵抗正負(fù)彎矩，并滿足配筋的要求，適應(yīng)具有正負(fù)彎矩的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，如連續(xù)梁、拱橋、剛架橋、斜拉橋等，也適應(yīng)于主要承受負(fù)彎矩的懸臂梁、T型剛構(gòu)等橋型。 3、能適應(yīng)現(xiàn)代化施工的要求，如懸臂施工、頂推施工等，這類施工方法在懸臂狀況時，要求橋梁具有良好的靜力和動力穩(wěn)定性。 4、承重結(jié)構(gòu)與傳力結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使各部件共同受力，同時截面效率高，并適合預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)空間布束，達(dá)到較好經(jīng)濟(jì)效果。 5、對于寬橋，由于抗扭剛度大，使各部件共同受力，跨中無需設(shè)置橫隔板就能獲得滿意的荷載橫向分布。 6、適合于修建曲線橋，具有較大適應(yīng)性；能很好適應(yīng)布置管線等公共

3、設(shè)施。1橋梁是客運(yùn)專線土建工程中重要組成部分， 比例大、高架橋及長橋多。2客運(yùn)專線橋梁的主要功能是為高速列車提供穩(wěn)定、平順的橋上線路。 為了保證高速列車的行車安全和乘坐舒適，高速鐵路橋梁除了具備一般橋梁的功能外，首先要為列車高速通過提供高平順、穩(wěn)定的橋上線路。 客專橋梁工程的功能3客運(yùn)專線橋梁可分為高架橋、谷架 橋和跨越河流的一般橋梁。混凝土和預(yù) 應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有剛度大、噪音小、溫度 變化引起結(jié)構(gòu)變形對線路影響少、養(yǎng)護(hù)工作量小、造價低等優(yōu)勢，在客運(yùn)專線橋梁設(shè)計中廣泛采用。4全面采用無砟軌道是高速鐵路發(fā)展趨勢，橋上無砟軌道對橋梁的變形控制提出更為嚴(yán)格的要求。客運(yùn)專線橋梁的優(yōu)點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)好

4、2、不對梁上無縫線路產(chǎn)生附加作用3、滿足乘坐舒適度4、使用壽命長5、維修養(yǎng)護(hù)工作量小客運(yùn)專線橋梁設(shè)計要求1應(yīng)有足夠的豎向、橫向、縱向和抗 扭剛度，使結(jié)構(gòu)的各種變形很小。2跨度40m及以下的簡支梁應(yīng)選擇合適的自振 頻率，避免列車過橋時出現(xiàn)共振或過大振動。3結(jié)構(gòu)符合耐久性要求并便于檢查。4常用跨度橋梁應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化并簡化規(guī)格、品種。5長橋應(yīng)盡量避免設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。6橋梁應(yīng)與環(huán)境相協(xié)調(diào)（美觀、降噪、減振）。梁軌縱向力傳遞若客專橋梁設(shè)計不當(dāng)，橋梁自身 變形和位移會使橋上鋼軌承受額外的附加 應(yīng)力，因此，設(shè)計應(yīng)考慮梁軌共同作用引起的 鋼軌附加力，并采取措施將其限制在安全范圍內(nèi)。鋼軌附加應(yīng)力的分類：（1）制動

5、力（2）伸縮力（3）撓曲力為了保證橋上無縫線路（有砟） 穩(wěn)定和安全，要求：（1）橋上無縫線路 鋼軌附加壓應(yīng)力不大于 61MPa；（2）橋上無 縫線路鋼軌附加拉應(yīng)力不大于 81MPa；（3）制動時，梁軌相對快速位移不大于 4mm。最大制動力出現(xiàn)在停車前瞬間，橋梁墩臺應(yīng)有足夠的縱向剛度以限制制動時鋼軌出現(xiàn)較大的應(yīng)力耐久性措施改善結(jié)構(gòu)耐久性是大量經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的結(jié)果， 世界各國總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)可歸納為以下幾點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)的耐久性是在精心設(shè)計、精心施工、 精心檢查和養(yǎng)護(hù)的條件下才能實(shí)現(xiàn)。（2）造成結(jié)構(gòu)病害的主要原因是結(jié)構(gòu)構(gòu)造上的缺陷，以往的設(shè)計過分重視計算，忽視了構(gòu)造細(xì)節(jié)的處理。（3）橋梁的養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)是及時檢查。病

6、害早發(fā)現(xiàn)、早整治，不僅費(fèi)用少，而且能保證耐久性。改善耐久性的原則（1）采用上承式結(jié)構(gòu)和整體橋面。（2）高質(zhì)量的橋面防排水體系和梁端接縫防水，不讓橋面污水流經(jīng)梁體。（3）結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡潔，常用跨度橋梁標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格品種少。（4）結(jié)構(gòu)便于檢查，可方便地到任何部位察看。（5）足夠的保護(hù)層厚度，普通鋼筋最小保護(hù)層厚度3cm，預(yù)應(yīng)力管道最小保護(hù)層管道直徑。（6）截面尺寸擬定首先應(yīng)保證混凝土的灌筑質(zhì)量，應(yīng)力不宜用足。（7）采用高品質(zhì)混凝土。我國客運(yùn)專線橋梁設(shè)計的耐久性措施（1）采用整體、密閉的橋面。（2）提高了保護(hù)層厚度。（3）預(yù)留檢查通道。（4）簡化常用跨度標(biāo)準(zhǔn)梁的品種。（5）采用高性能混凝土。（6）優(yōu)化構(gòu)造

7、細(xì)節(jié)。高性能混凝土 這是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土。它以耐久性作為設(shè)計的主要指標(biāo)，針對不同的用途，對下列性能有重點(diǎn)地予以保證：耐久性、工作性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性。高性能混凝土具有如下性能：1高性能混凝土具有一定的強(qiáng)度和高抗?jié)B能力，但不一定具有高強(qiáng)度，中、低強(qiáng)度亦可。2高性能混凝土具有良好的工作性。3高性能混凝土的使用壽命要長。4高性能混凝土具有較高的體積穩(wěn)定性。 實(shí)現(xiàn)混凝土耐久性的一項(xiàng)重要措施是在混凝土材料中摻加活性礦物摻合料（級粉煤灰、磨細(xì)礦粉）和其它改善混凝土性能的外加劑，改善混凝土的耐久性和施工性能。粉煤灰和礦

8、粉都具有膠凝性質(zhì)，但避免了水泥的一些不良性質(zhì)，但其強(qiáng)度增長比較慢，因此，使用量必須滿足規(guī)范的要求2混凝土質(zhì)量應(yīng)達(dá)到以下要求： 1）強(qiáng)度及彈性模量不得低于設(shè)計值； 2）凍融循環(huán)200次后，試件重量損失不大于5%，相對動彈性模量不低于60%； 3）抗?jié)B等級不小于P20； 4）氯離子滲透值不大于1000C； 5）護(hù)筋性試件中鋼筋不應(yīng)出現(xiàn)銹蝕。二、預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的制作梁體制作主要方法1、簡支箱梁梁場預(yù)制 32m雙線整孔預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁為 主型結(jié)構(gòu)，少量配跨采用24m簡支箱梁。施工 方法主要采用沿線設(shè)置預(yù)制梁廠進(jìn)行箱梁預(yù)制，然后采用專用運(yùn)梁車和架橋機(jī)進(jìn)行長距離的運(yùn)輸、架設(shè)。2、橋位現(xiàn)場逐孔灌注 目

9、前移動模架在橋位現(xiàn)場逐孔制作技術(shù)日益成熟，已經(jīng)成為一種重要的制梁方式。3、連續(xù)梁懸臂或膺架法施工 跨越公路、站場、河流等跨度較大的 橋梁主要采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，根據(jù) 結(jié)構(gòu)跨度布置、類型和工期要求，多采用懸臂、膺架法施工。 4、變橋面道岔橋 由于高速道岔的長度都在70m以上，當(dāng)山區(qū)站場鋪設(shè)多組高速道岔時，由于場地不足，需采用道岔橋延長站場。預(yù)制梁養(yǎng)護(hù)1蒸汽養(yǎng)護(hù) （1）混凝土灌注完，在5以上的棚溫環(huán)境中靜停4小時，然后開始蒸養(yǎng)，升溫速度不應(yīng)大于10/h，恒溫不宜超過45 ，降溫速度不大于10/h。（2）蒸養(yǎng)過程中，梁體芯部混凝土溫度不應(yīng)超過60，芯部與表層、表層與環(huán)境溫差不超過15。（3）蒸

10、養(yǎng)結(jié)束后，立即進(jìn)入自然養(yǎng)護(hù)，時間不少于14天。2自然養(yǎng)護(hù)（1）保持混凝土表面充分潮濕。（2）相對濕度在60%以上時，不應(yīng)少于14天；否則不應(yīng)少于28天。預(yù)制梁拆模1混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的60%以上。2梁體混凝土芯部與表層、箱內(nèi)與箱外、表層與環(huán)境的溫差不大于15。后張梁預(yù)施應(yīng)力 1三階段張拉 1）預(yù)張拉防止早期混凝土溫差及收縮裂縫，松開側(cè)板及內(nèi)模，不能讓模板阻礙梁體壓縮變形。強(qiáng)度達(dá)75%。 2）初張拉提供頂梁、移梁所需的預(yù)應(yīng)力，達(dá)到80%混凝土設(shè)計強(qiáng)度。 3）終張拉梁體混凝土達(dá)到設(shè)計的強(qiáng)度和彈性模量值，且混凝土齡期不少于10天，要求已張拉過的預(yù)應(yīng)力束重新拉到設(shè)計噸位。張拉應(yīng)遵循“應(yīng)力控制為主，

11、變形控制為輔”的原則。保證預(yù)施應(yīng)力值準(zhǔn)確的措施1）管道摩阻。2）錨口摩阻。3）錨墊板喇叭口摩阻。4）錨具回縮損失。5）采用千斤頂油壓表和預(yù)應(yīng)力筋伸長值雙控：要求由鋼絞線實(shí)際彈性模量計算的伸長值與實(shí)測伸長值相差不超過6%。 預(yù)制梁靜載彎曲抗裂性及撓度試驗(yàn) 需要檢驗(yàn)的場合 （1）首孔預(yù)制梁生產(chǎn)時。 （2）正式生產(chǎn)后，原材料及工藝有較大變化，可能影響產(chǎn)品性能時。 （3）批量生產(chǎn)中抽樣。 （4）有質(zhì)量缺陷，可能對產(chǎn)品的抗裂性及剛度有較大影響時。梁體鋼筋內(nèi)預(yù)留橡膠拉拔棒的情景預(yù)制箱梁利用橡膠拉拔棒成孔的情景利用波紋管成孔的情景上承式移動模架正在施工上承式移動模架下承式移動模架三、預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的運(yùn)架橋

12、梁架設(shè)方法目前，高速鐵路簡支箱梁架設(shè)采用如下方法：梁場發(fā)梁時，先將支座先安裝在待架設(shè)的梁底，到達(dá)架設(shè)點(diǎn)時將梁體落放在墩臺已經(jīng)調(diào)整好標(biāo)高的千斤頂上，然后，在支座底板與墊石之間的縫隙填充不收縮灌漿料。從運(yùn)梁到落梁，切實(shí)避免梁體三點(diǎn)腿受力現(xiàn)象的發(fā)生。橋梁架設(shè)施工預(yù)制箱梁的架設(shè)主要包含三大任務(wù)： （1）提梁、裝車 （2）箱梁運(yùn)輸 （3）箱梁架設(shè)上述三大任務(wù)涉及到三項(xiàng)大型設(shè)備： （1）軌行提梁吊車 （2）運(yùn)梁臺車 （3）架梁機(jī) 橋梁工程在高速客運(yùn)專線中占有極為重要的地位，特別是在山區(qū)或水系發(fā)達(dá)或耕地緊缺的平原地區(qū)，橋梁在線路當(dāng)中所占的比例相當(dāng)高。在這些橋梁中，除了在跨越寬闊水道或交通干道時采用連續(xù)梁橋以

13、外，一般情況下，客運(yùn)專線橋梁主要采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁簡支而成。因此，預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的運(yùn)輸和架設(shè)便成為現(xiàn)代高速客運(yùn)專線建設(shè)過程當(dāng)中的一項(xiàng)極為重要的施工。 箱梁運(yùn)架是一項(xiàng)以箱梁運(yùn)輸、箱梁架設(shè)以及架梁機(jī)轉(zhuǎn)場運(yùn)輸為中心的施工過程，該施工過程的主要特征可以用這樣四個關(guān)鍵詞來表述：大重量、大尺度、遠(yuǎn)程運(yùn)輸、高空作業(yè)。每當(dāng)看到上述四個關(guān)鍵詞時，在人們的腦海中不僅僅呈現(xiàn)一幅生動而宏大的施工場景，而且也將意識到重型施工設(shè)備在運(yùn)架梁施工中所占據(jù)的重要地位，同時也必將更深刻地感受到，“安全”這一施工當(dāng)中永恒的主題在此時此刻顯得愈發(fā)沉重。關(guān)于運(yùn)梁途中的安全問題 一般情況下，雙線整體箱梁重達(dá)900噸，運(yùn)梁臺車

14、重200噸以上，這樣的荷載比通車后的動車組荷載大得多，因此，馱運(yùn)箱梁時的總重達(dá)1100噸以上，運(yùn)輸途中的安全顯得十分重要。 1、箱梁運(yùn)輸中的安全對策： 1）箱梁運(yùn)輸安全控制方案 2）運(yùn)梁設(shè)備的調(diào)試、認(rèn)證和維護(hù) 3）運(yùn)梁設(shè)備重要部件的定期檢查和檢測 4）箱梁裝車時的技術(shù)要求 5）箱梁運(yùn)輸過程各項(xiàng)工序的交接簽字制度 6）箱梁運(yùn)輸對于通過道路的技術(shù)要求 7）運(yùn)梁車通過大跨度梁和淺埋涵洞時的安全檢算 8）禁止惡劣天氣和夜晚運(yùn)輸箱梁 9）禁止在酒后、疲勞、情緒不穩(wěn)等狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)梁 10）運(yùn)輸途中的跟車制度和跟車線路檢查 11）運(yùn)梁車馱運(yùn)箱梁過隧道時的空間調(diào)查 12）禁止途中一切危害運(yùn)梁臺車安全的施工或作

15、業(yè) 13）清除途中一切危害運(yùn)梁臺車安全的障礙或尖銳物 但是，在高速鐵路各類結(jié)構(gòu)的設(shè)計當(dāng)中，特別是橋梁結(jié)構(gòu)，設(shè)計人員往往沒有對施工中箱梁運(yùn)輸及箱梁架設(shè)荷載進(jìn)行檢算，而實(shí)際上箱梁運(yùn)輸及架設(shè)荷載已經(jīng)成為控制荷載，如果橋梁結(jié)構(gòu)不能允許運(yùn)梁車通過，那么箱梁預(yù)制與箱梁運(yùn)輸和架設(shè)就無法實(shí)施。因此，必須在箱梁運(yùn)架之前，完善有關(guān)駝梁臺車行進(jìn)道路上所有結(jié)構(gòu)物的安全檢算，特別是大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的受力安全檢算。 橋梁結(jié)構(gòu)計算還應(yīng)該考慮這樣一種工況，那就是當(dāng)運(yùn)梁臺車向架橋機(jī)喂梁時的情景。這時，已經(jīng)架設(shè)好的梁體除了受到駝梁臺車的作用，同時還將承受架梁機(jī)荷載的作用，而架梁機(jī)的重量通常可達(dá)到300噸以上，再加上梁體自

16、身的重量，因此已架設(shè)好的橋梁在施工過程當(dāng)中實(shí)際承受的內(nèi)外荷載將達(dá)到2000噸以上。由此可以想象，再這樣的環(huán)境下建設(shè)完成的高速鐵路橋梁完全能夠承受通車后可能發(fā)生的任何荷載作用。石武客專900噸箱梁提梁機(jī)京滬客專900噸箱梁提梁機(jī)京滬線920噸箱梁正在裝車合武客專500噸組合箱梁運(yùn)輸途中京滬線920噸箱梁在運(yùn)輸途中箱梁在運(yùn)輸途中客專橋梁橋面布置及主要尺寸二、橋面附屬設(shè)施（1）防水層、保護(hù)層及伸縮縫（2）擋碴墻、電纜槽及接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)（3）人行道、遮板、聲屏障基座 橋面附屬設(shè)施施工往往存在很多問題，最主要的原因是施工單位往往重視不足造成的。1四、大跨度連續(xù)梁橋的懸臂施工五、轉(zhuǎn)體橋梁施工滬寧鐵路跨越鳳

17、翔南路轉(zhuǎn)體橋梁鄭州市跨鐵路站場轉(zhuǎn)體斜拉橋轉(zhuǎn)體斜拉橋跨越京九鐵路轉(zhuǎn)體連續(xù)梁橋跨越京九鐵路轉(zhuǎn)體連續(xù)梁橋跨越京九鐵路轉(zhuǎn)體連續(xù)梁橋石環(huán)公路跨越石太鐵路轉(zhuǎn)體斜拉橋轉(zhuǎn)盤的下盤橋梁的轉(zhuǎn)體部分跨滬杭高速轉(zhuǎn)體橋梁的轉(zhuǎn)盤跨滬杭高速轉(zhuǎn)體橋梁的轉(zhuǎn)盤用油壓牽引設(shè)備拉動鋼絞線帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動北盤江大橋轉(zhuǎn)體施工六、橋梁支座類型與安裝一、橋梁支座高速鐵路箱梁四個角通常采用盆式橡膠支座，盆式橡膠支座一般為四個品種：固定支座、雙向活動支座、橫向活動支座、縱向活動支座。為了保證梁體在工作當(dāng)中不產(chǎn)生溫度應(yīng)力，每片箱梁分別采用四個不同類型的支座（如下圖所示）?？蛯蛄褐ё囊?客運(yùn)專線橋梁對支座的要求 （1）應(yīng)明確區(qū)分固定和活動支座，保

18、證橋 上無縫線路的安全。 （2）支座應(yīng)縱、橫向均能轉(zhuǎn)動，并能使結(jié)構(gòu)在支點(diǎn)處可橫向自由伸縮。 （3）支座應(yīng)便于更換。 2盆式橡膠支座能符合上述要求，被廣泛應(yīng)用于各國高速鐵路橋梁。 3每孔簡支箱梁的四個支座采用四種型號。 4有砟橋梁的坡道梁支座應(yīng)垂直設(shè)置（無砟橋梁另作考慮）。 5采用架橋機(jī)架設(shè)箱形梁，要保證四支點(diǎn)在同一平面上。（一）盆式橡膠支座的安裝工藝制梁時，應(yīng)保證梁底支座預(yù)埋螺栓定位準(zhǔn)確。箱梁出場時，將支座安裝至梁底，并隨梁體一同運(yùn)送至將架設(shè)點(diǎn)。梁體落下時，首先落至調(diào)整好標(biāo)高的四個千斤頂上，確保梁體四個角均衡受力，每個千斤頂?shù)氖芰εc平均值的差不能超過5%。同時，使得支座底面鋼板與支座墊石面保持

19、合適的縫隙，然后關(guān)模灌注早強(qiáng)高強(qiáng)砂漿，使得支座與墊石連接成整體。支座灌漿注意：固定支座安置在梁面標(biāo)高較小的一端。 預(yù)偏量對于較長的連續(xù)梁來說，混凝土收縮徐變以及溫度效應(yīng)引起的梁體長度變化不可忽視，因此，支座安裝時必須考慮設(shè)置支座頂板的預(yù)偏量。單向盆式橡膠支座多向支盆式橡膠座單向盆式支座球形支座的優(yōu)點(diǎn)球型支座傳力可靠，各向轉(zhuǎn)動性能一致，不僅具備盆式橡膠支座承載能力大、水平位移大的特點(diǎn)，而且能適應(yīng)大轉(zhuǎn)角的需要，適用于寬橋、曲線橋。由于承壓部件不使用橡膠件，不存在橡膠低溫脆性老化等影響，因此特別適用于低溫地區(qū)。聚四氟乙烯具有一系列優(yōu)良的使用性能耐高溫長期使用溫度200260度耐低溫在-100度時仍柔軟耐腐蝕能耐王水和一切有機(jī)溶劑耐氣候塑料中最佳的老化壽命高潤滑摩擦系數(shù)?。?.04），比冰還要光滑不粘性不粘附任何物質(zhì)無毒害具有生理惰性絕緣性能高報紙厚的一層能阻擋1500V的高壓 總之，該材料品質(zhì)柔軟，可任意撓曲，具有優(yōu)異