设为首页收藏本站

桥梁网

登录  |  注册  |  订阅

搜索
查看: 1741|回复: 1

[新闻] 高速铁路常用跨度桥梁技术之科技创新点 [复制链接]

Rank: 9Rank: 9Rank: 9Rank: 9Rank: 9

最后登录
2014-12-2
威望
2
金钱
19277
注册时间
2010-4-21
阅读权限
200
帖子
2068
精华
5
积分
5752
UID
116
lansebeiai 发表于 2012-8-29 10:50:33 |显示全部楼层 |          |
一键分享 一键分享
  高速铁路常用跨度梁关键设计参数
  高速铁路常用跨度桥梁技术项目提出了箱梁承载能力、刚度、横向受力、梁端支承长度、预应力传力长度、桥梁墩台纵向线刚度限值等设计参数,下面仅对几个代表性参数进行说明。
  ①腹板间距
  由横截面内力变化曲线图分析可知,顶板节点最大负弯矩刚开始随着腹板间距的增大而减少,当腹板间距增大到一定程度时,顶板节点最大负弯矩随着腹板间距的增大而增加,其原因为恒载和活载由于在桥面上的作用宽度和大小所致。
  ②整孔箱梁梁端预应力传递长度确定
  梁端直接作用预应力锚具,需在梁端传递一定范围后,结构受力才能呈线性分布。为了判定简支箱梁梁端预应力的传递长度,项目组在实体梁上进行了传力长度测试。在全部预施应力作用下,24米和32米箱梁在距离梁端2.4米和3.45米处的位置,腹板混凝土应力已基本呈线性分布,因此24米箱梁预应力传力长度约为梁高1.1倍,32米箱梁预应力传力长度约为梁高1.2倍。
  ③常用跨度梁墩台纵向水平线刚度参数
  为保证桥梁及桥上无缝线路的稳定性与运营安全性,应特别注意温度变化、列车制动或起动等因素引起的线路与桥梁的相互作用,检算由此产生的钢轨附加应力及墩台附加力。
  在列车制动作用下桥梁墩台产生的墩台顶纵向制动附加力及其分布除受轮轨粘着系数及线路阻力参数影响外,主要由墩台顶纵向水平线刚度及相邻墩台顶刚度匹配所决定。这一现象在大跨度连续梁上更为明显,因此确定合理的墩顶刚度限值对桥梁的设计十分重要。
  对于无砟轨道桥梁,虽然钢轨附加应力并不控制桥墩刚度的设计,但桥墩刚度下降后,桥台承受的纵向力将进一步增大。同时,虽然无砟轨道对梁轨快速相对位移并无规定,但过大的相对位移可能会对扣件系统带来不利影响。因此,常用跨度无砟轨道桥梁的墩台纵向刚度按有砟轨道取值。
  高速铁路简支梁动力性能简化判定方法
  《京沪高速铁路设计暂行规定》和《新建时速300公里~350公里客运专线铁路设计暂行规定》对梁体最小竖向自振频率等作了相应规定 (梁体基频不小于120/L),这些规定基本保证了高速行车条件下列车的安全性和旅客的舒适性。分析研究结果表明:对于跨度32米及以下的简支梁,基频限值为梁体刚度控制指标。
  按梁体基频为120/L进行车桥耦合动力分析,从CRH2型、CRH3型和ICE3型列车以不同速度通过时的动力效应对比可以看出:跨度24米和32米的简支梁在高速列车通过时将产生较大的动力响应,即共振现象,表明以上 《规定》的基频限值偏低,桥梁的动力问题不容忽视。
  通过大量的数值分析与实测成果,项目组在2003年至2004年提出了时速350公里简支箱梁基频为150/L的时速350公里客运专线铁路桥梁简支箱梁通用设计图内部控制指标,保证了 《高速铁路设计规范》出版前2005年至2009年间发布的大量已设计、施工桥梁的高速列车运营性能。
  高速铁路桥梁线形控制技术
  高速列车要求下部结构具有较高的平顺性。为保证线路的平顺性,项目组设计时力求降低梁体的徐变拱度。由于无砟轨道结构后期调整量小,对无砟轨道结构梁的徐变拱度控制严格,限值为10毫米,必须考虑结构徐变拱度的控制,影响预应力混凝土梁徐变上拱的因素较多,有设计、施工、环境等。
  项目组通过采取控制结构使用阶段上下缘应力差、混凝土的强度和弹性模量以及施加二期恒载的时机等措施,形成了简单有效的客运专线铁路桥梁线形控制技术,实测徐变拱度均在理论计算值之内。
  ①降低桥梁在使用阶段的应力水平
  混凝土长期受压的徐变变形与其应力大小有直接关系,当应力在0.4Ra(Ra为混凝土棱柱体抗压强度)以内时,徐变变形随应力增大呈线性发展;超过0.4Ra时,便产生非线性徐变,会导致变形及上拱迅速增大。高速铁路桥梁在列车活载作用下,跨中截面下缘应力值均控制在5兆帕左右。施工中一般采用较大的高跨比以加大梁的竖向刚度,来减小活载作用下的梁体下缘混凝土拉应力值;同时通过调整预筋的布置使梁的截面上下缘应力在预筋及恒载的作用下接近,将梁体徐变上拱值控制于规定的限值之内。
  ②控制桥梁的恒、活载设计弯矩比
  预应力筋对梁体截面产生的预应力效应包括轴力和弯矩两部分。当预应力弯矩与恒载产生的截面弯矩充分接近时,梁体截面将长期处于均匀受压状态,徐变上拱很小,甚至接近于零。研究表明,这种理想状态对全预应力梁而言,只有当主梁截面的恒、活载设计弯矩比符合以下条件时才能实现。
  当线路标准制定后,由于设计活载为定值,在跨度、梁高相同的情况下,对于不同线路设备的二期恒载,数值较大时恒活载弯矩比也相应增大,从而减小了梁体徐变上拱值;当线路设备的二期恒载相同时,梁高的增加同样使恒活载弯矩比增大。
  ③施加预应力时梁体混凝土的强度和弹性模量
  徐变上拱的大小取决于施工预应力时梁体的弹性上拱量,这与当时的混凝土弹模值有直接关系。偏低的弹性模量会引起较大的徐变上拱,因此施工中要求混凝土强度和弹性模量达到设计值时方可进行预应力张拉。
  大跨度连续梁采用挂篮悬臂灌筑施工,施工阶段很多,每一节段混凝土都要进行预应力束的张拉,如果各节段混凝土加载龄期很长则施工周期必然会很长。根据分析结果,当加载龄期为5天时,连续梁后期徐变拱度能拱制在限值以内。
  ④施加二恒的时间间隔
  预应力桥梁张拉完成后至施加二期恒载间发生的徐变上拱,可以通过在铺轨前调整无砟道床的混凝土垫层厚度予以消除。因此,对无砟轨道平顺性有影响的上拱量应从二期恒载施加完时算起(即轨道铺设完成)。梁体预施应力与铺设二恒时间间隔越长,残余的徐变上拱量越小,对轨道的平顺性越有利。但若规定较长的时间间隔则会影响桥梁的工期。经综合比选,合理的施加二期恒载的时间间隔为60天。
  适用各种形式无砟轨道的桥梁技术
  ①纵连板式无砟轨道桥梁关键技术
  客运专线铁路采用的纵连板式无砟轨道结构不同于单元板式及双块式无砟轨道结构,其在桥梁上的作用方式为底座板全桥跨梁缝纵向连续,在桥头设置端刺锚固;在每孔梁的固定支座上方设置剪力齿槽与梁体相连,底座板与桥面间设滑动层,在梁缝两端各1.5米范围设置一层5厘米厚的硬泡沫塑料板;底座板的两侧设置侧向挡块。
  常用跨度桥梁对纵连板式无砟轨道的适应性:预应力配置根据荷载作用方式变化进行调整,保证结构受力性能;确定梁体各个节点在自重、预应力、二恒、收缩徐变、温度等荷载作用下的变形值,供铺设无砟轨道时确定铺设参数;梁端剪力齿槽和侧向挡块与桥梁的连接钢筋,采用制梁时预埋连接套筒的方式保证运架梁通道畅通;检算支座在纵连板式无砟轨道结构作用下的安全性能,必要时提高支座的地震加速度动峰值的使用等级;加强桥面平整度控制,保证底座板下滑动层的受力状态与计算相符;采用喷涂聚脲防水层,取消混凝土保护层;桥面设置抗裂钢筋网,保证结构钢筋的整体性和桥梁顶面的抗裂性,提高施工效率;架梁工艺根据纵连板式无砟轨道构造要求,严格按照轨道线形确定梁体顶面标高和平面位置。
  ②双块式无砟轨道桥梁关键技术
  桥上双块式无砟轨道是将预制的双块式轨枕组装成轨排,以现场浇注混凝土的方式将轨枕浇入均匀连续的钢筋混凝土道床内,并适应ZPW-2000轨道电路的无砟轨道结构形式。该系统主要由钢轨、扣件系统、双块式轨枕、道床板、钢筋混凝土底座等部分组成,双块式轨枕为工厂预制件。
  常用跨度桥梁对双块式无砟轨道的适应性:确定梁体各个节点在自重、预应力、二恒、收缩徐变、温度等荷载作用下的变形值,供铺设无砟轨道时确定铺设参数;为方便预制梁架设,在已架梁桥面施工防护墙时,在防护墙根部预留保护层连接钢筋,通过防护墙预留钢筋使保护层与桥梁连接为一体,在保护层施工时设置连接钢筋使底座板与桥梁连接为一体;防水层铺设在施工保护层前,防护墙内侧整体铺设防水层,进行全桥防水;底座板每间隔6米左右设置100毫米断缝,可作为排水通道,根据需要可设置两侧排水和集中排水方式,方便灵活。
  ③板式无砟轨道桥梁关键技术
  板式轨道是将预制轨道板通过水泥沥青砂浆调整层,铺设在现场浇注的钢筋混凝土底座上,并由凸形挡台限位的单元板式无砟轨道结构。主要由钢轨、扣件系统、轨道板、CA砂浆垫层、混凝土底座、凸型挡台等部分组成。混凝土底座通过竖向钢筋与桥梁连接。
  常用跨度梁对单元板式无砟轨道的适应性:制梁时桥面预留连接套筒连接底座板与桥面间的连接钢筋,通过制梁时预埋套筒,为运架梁提供运输通道,避免二次弯折对钢筋的影响,也减少对运梁车的损伤;由于底座板间的断缝仅20毫米,难以满足线间过水需要,采用三列排水方式,避免因设置横向排水管而增加底座板高度;由于底座板直接与桥面相连,仅在底座板以外区域设置防水层,节省大量防水层数量。
  整孔箱梁的制造、运输、架设技术
  梁端隔墙为变截面平顺过渡,解决了自动化内模设置、养护维修通道等难题,结构外形统一、无突变便于带模张拉并避免温差裂纹产生,顶板开设吊装孔易于工人操作,采用重力灌浆、千斤顶落梁等技术,形成了较为完善的整孔箱梁制、运、架技术。
  ①整孔箱梁的制造技术
  设计过程中,充分考虑工程中液压内模的使用,取消了整孔箱梁梁端横隔墙设置,采取梁端截面与跨中截面平顺过渡的处理方式,不仅保证梁端受力,而且便于液压内模的采用,既降低了现场施工人员的劳动强度,又缩短了箱梁制造周期;提出了采用温度控制技术、预张拉、初张拉、终张拉的三阶段张拉技术和管道真空压浆技术等要求,保证桥梁结构耐久性。
  ②整孔架桥技术
  施工设备的使用与结构设计密切相关,架桥设备的研制与桥梁结构设计密切配合,对作用于桥梁结构的运架荷载及时进行检算,对运架荷载不能满足桥梁结构的承载力时,及时调整运架设备的结构,以保证桥梁结构的安全性能。预制箱梁的设计亦充分考虑了整孔吊装的特点,对运输支点、吊装支点的位置、吊装的方式进行多方案比选;确定在梁端桥面板上开孔的方案,工人可在箱内进行安装作业,操作方便、安全可靠。
  高速铁路常用跨度梁的养护维修与系统接口设计
  这一设计采用底板开槽方式,两孔梁的槽口对应形成进人孔,使梁端支座布置与锚具的布置有足够的构造空间,桥梁外形统一具有较好的景观效果。
  高速铁路常用跨度桥梁设计为系统设计,在设计上充分考虑了桥上通过和摆放的各种设施的需要,将综合接地概念引入桥梁设计,满足了系统设计要求,提高了结构耐久性,降低了工程造价,实现了节能环保的总体目标。
  综上,高速铁路常用跨度桥梁技术形成了完整的高速铁路常用跨度梁设计理论、方法,解决了高速行车条件下的桥梁结构使用性能和列车运行的安全性、舒适性问题,确立了具有中国自主知识产权的高速铁路常用跨度桥梁成套技术体系,形成了客运专线预制整孔简支箱梁制造、运输、架设成套技术。与国外高速铁路相比,我国在常用跨度桥梁的建设规模、建设周期、运营速度等方面处于领先地位,高速铁路常用跨度桥梁技术达到了国际领先水平。
        综上,高速铁路常用跨度桥梁技术形成了完整的高速铁路常用跨度梁设计理论、方法,解决了高速行车条件下的桥梁结构使用性能和列车运行的安全性、舒适性问题,确立了具有中国自主知识产权的高速铁路常用跨度桥梁成套技术体系,形成了客运专线预制整孔简支箱梁制造、运输、架设成套技术。与国外高速铁路相比,我国在常用跨度桥梁的建设规模、建设周期、运营速度等方面处于领先地位,高速铁路常用跨度桥梁技术达到了国际领先水平。

百度谷歌雅虎搜狗搜搜

举报

Rank: 1

升级 
 
0%
最后登录
2013-12-6
威望
0
金钱
30
注册时间
2012-8-27
阅读权限
10
帖子
39
精华
0
积分
31
UID
14683
lfbeyond2000 发表于 2012-8-29 11:20:53 |显示全部楼层
很有学习价值

rl]
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册



常务理事单位        

武汉一冶钢结构有限责任公司
北京市市政工程研究院
江苏沪宁钢机股份有限公司
中交第二公路工程局有限公司
无锡路桥集团有限公司
林同棪国际(中国)工程咨询有限公司
北京城建道桥建设集团有限公司
山东高速集团有限公司
上海市城市建设设计研究总院
湖北省交通规划设计院
四川省交通厅公路规划勘察设计研究院
四川公路桥梁建设集团有限公司
广东省长大公路工程有限公司
武桥重工集团股份有限公司
贵州桥梁建设集团有限责任公司
中交第三公路工程局有限公司
湖南省交通规划勘察设计院
中国船级社实业公司
北京中交桥宇科技有限公司
江苏法尔胜新日制铁缆索有限公司
华杰工程咨询有限公司
北京建达道桥咨询有限公司
天津市市政工程设计研究院
广州市市政工程设计研究院
贵州省公路工程集团有限公司
中铁大桥勘测设计院有限公司
上海市市政规划设计研究院
中交第二公路勘察设计研究院有限公司
武汉二航路桥特种工程有限公司
深圳市市政设计研究院有限公司
江阴大桥(北京)工程有限公司
广西交通规划勘察设计研究院
河南省桃花峪黄河大桥投资有限公司
江苏省交通工程集团有限公司
天津城建设计院有限公司
同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司
合诚工程咨询股份有限公司
广州交通投资集团有限公司
上海公路桥梁(集团)有限公司
中交第一公路勘察设计研究院有限公司
天津市路驰建设工程监理有限公司
天津二十冶建设有限公司
湖南路桥建设集团有限责任公司
上海隧道工程股份有限公司
山东高速路桥集团股份有限公司
安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司
衡水益通金属制品有限责任公司
武汉市市政建设集团有限公司
郑州新大方史托克机械设备有限公司
江苏宏远科技工程有限公司
汇通路桥建设集团有限公司
交通运输部公路科学研究院
江西省交通设计研究院有限责任公司
中铁十二局集团第四工程有限公司
山西省交通科学研究院
四川省交通运输厅交通勘察设计研究院
大连理工大学桥隧研发基地
中铁山桥集团有限公司
西安方舟工程咨询有限责任公司
陕西旭泰交通科技有限公司
江苏扬子大桥股份有限公司
港珠澳大桥管理局
上海振华重工(集团)股份有限公司
四川西南交大土木工程设计有限公司

理事单位        

行业相关机构        

媒体链接        

行业链接        

回顶部