資源描述:
《淺談高速鐵路雙線空心橋墩的設(shè)計》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、淺談高速鐵路雙線空心橋墩的設(shè)計 摘要:從高速鐵路雙線空心橋墩的兩種常用墩型的比較入手,介紹了雙線圓端形空心橋墩和雙線矩形空心橋墩各自優(yōu)缺點及適用范圍,歸納了影響橋墩尺寸的主要因素,論述了兩種墩型檢算不同點及地震檢算時柔度系數(shù)的選取,總結(jié)了墩身設(shè)計中的一些規(guī)律,闡述了高鐵雙線空心墩參考圖的設(shè)計流程及其主要控制點。 關(guān)鍵詞:高速鐵路、雙線空心墩、設(shè)計 中圖分類號:S611文獻標(biāo)識碼:A 1、概述 山區(qū)高速鐵路建設(shè)中,由于曲線半徑以及線路縱坡的限制,常需跨越?jīng)_溝及U形深谷。受力性能好、縱橫向剛度大又可顯著節(jié)省圬工的空心墩越來越多地應(yīng)用于高速鐵路高墩工程實踐中。根據(jù)
2、墩身截面形狀的不同,高速鐵路空心橋墩常分為雙線圓端形空心墩和雙線矩形空心墩。雙線圓端形空心墩,造型流暢,簡潔美觀,可減少水流沖刷的影響,適用于景觀要求高的城市及跨河橋梁(如圖1)。雙線矩形空心墩,造型穩(wěn)重,堅固實用,不利于水流沖刷,適用于對景觀要求低的山區(qū)旱橋;在工程實踐中,為了滿足美觀要求以及減少水流沖刷的影響,常將矩形空心墩的四個角做成倒圓弧的型式(如圖2)。矩形空心墩較之同剛度的圓端形空心墩具有墩身尺寸較小,圬工量更省,模板倒用率高,較省模板等優(yōu)點,更適用于山區(qū)旱橋的建設(shè)。為了提高工作效率及設(shè)計質(zhì)量,實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計,通常采用編制通用參考圖的辦法對橋墩進行系統(tǒng)性設(shè)
3、計。本文擬對高速鐵路雙線空心橋墩參考圖的設(shè)計要點進行論述?! 〗Y(jié)構(gòu)尺寸的擬定 高速鐵路橋梁對結(jié)構(gòu)剛度、變形及基礎(chǔ)沉降的要求比普通鐵路更為嚴(yán)格,同時,還要滿足《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》GB50111-2006的相關(guān)要求。這樣,就要求橋墩縱橫向線剛度要適配,墩身水平線剛度過大,地震力會增大,墩身鋼筋會增多,造成圬工浪費;若墩身水平線剛度過小,雖節(jié)省圬工,但基礎(chǔ)配置會很困難,這就要求橋墩設(shè)計時要結(jié)合以上各個因素進行綜合比選?! ?.1墩頂尺寸的擬定 墩頂外形與梁形有很大關(guān)系,高速鐵路常匹配箱梁,因箱梁支承中心距一般較小,根據(jù)箱梁的構(gòu)造以及架設(shè)特點,墩頂常采用無
4、頂帽設(shè)計。故首先應(yīng)擬定墩頂尺寸,因為墩頂尺寸擬定好后,墩頸尺寸也隨之確定,而墩身結(jié)構(gòu)形式的合理與否與其頂部的尺寸密不可分。墩頂尺寸的擬定主要應(yīng)根據(jù)所采用的梁形、線間距、支座尺寸、支承墊石大小、維修養(yǎng)護需要、施工時架梁需要及支承墊石邊緣距墩頂邊緣的最小距離等,在滿足相關(guān)現(xiàn)行規(guī)范要求的前提下,來擬定墩頂尺寸。此外,常在墩頂設(shè)置50cm深的凹槽,留出滿足梁底的養(yǎng)護維修凈空,讓檢查人員可以方便地從梁底下到墩身內(nèi)部?! ?.2墩身尺寸的擬定 根據(jù)對空心墩的研究,墩身水平線剛度是橋墩設(shè)計的主要控制因素,墩頂尺寸、墩身內(nèi)外邊坡、墩頸壁厚等均為影響墩身線剛度的重要因素。按對墩身剛度
5、的貢獻由大到小的排列順序為:墩頸縱向尺寸>墩身外坡率>墩身橫向尺寸>墩身內(nèi)坡率>墩頸壁厚。故合理選擇墩身剛度與基礎(chǔ)剛度的比例關(guān)系,是影響橋墩尺寸的重要因素。如墩身剛度過小,必須加大樁間距以獲得較大的基礎(chǔ)剛度;而墩身剛度過大,較大的墩身尺寸會引起樁基工程量增加,造成墩身剛度的浪費。比如《高速鐵路設(shè)計規(guī)范(試行)》中規(guī)定32m跨度墩頂雙線最小縱向水平線剛度為350KN/cm,在參考圖設(shè)計時,筆者認(rèn)為在墩頂縱向剛度相近的條件下,綜合各方面因素,墩身縱向最小水平線剛度按800KN/cm左右控制,墩身橫向最小水平線剛度按不小于1600KN/cm控制比較合理。在選取了墩身與基礎(chǔ)的
6、合理剛度比后,通過調(diào)整墩頸尺寸、墩身內(nèi)外邊坡、壁厚等達到理想線剛度,使墩身設(shè)計經(jīng)濟合理。 空心墩包括上、下實體段、上下倒角、空心墩身、墩壁通風(fēng)孔等。墩頂?shù)自O(shè)置一定高度的實體段以及空心與實體交接處梗斜的設(shè)置,是為了使應(yīng)力更好的傳遞與分布。 空心墩高一般從30m~60m不等,通過合理分級達到模板種類少,圬工量相對合理,方便施工的目的,設(shè)計中首先應(yīng)確定墩身分級,分級過小,墩身圬工節(jié)省,但模板種類多,施工不便。分級過大,模板種類少但造成墩身圬工浪費。參考圖設(shè)計時根據(jù)對比分段,通常按10m高度分級設(shè)計,如H=30~39m、H=40~49m、H=50~60m三個墩高段分別設(shè)計
7、,墩身坡度采用一坡到底,每級采用相同坡率,用同一級別的最高橋墩按最小墩身線剛度要求來擬定本段墩身尺寸。為節(jié)省模板,方便施工,不同墩高級別常采用不同的墩頂尺寸,相同的墩身內(nèi)外邊坡率?! ∮捎陔p線空心墩縱橫向尺寸較大,一般同一種跨度的直線、曲線橋墩常合并設(shè)計,采用相同的墩身尺寸?! ?.3檢查設(shè)施 墩頂設(shè)置圍欄和吊籃,墩底不設(shè)進人洞,墩內(nèi)設(shè)置檢查爬梯?! 蚨諜z算 按《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》,目前雙線空心墩多為厚壁結(jié)構(gòu),墩頸處壁厚不小于0.5m。本文僅針對厚壁空心墩而論。需要作穩(wěn)定性、墩身強度、線剛度、位移、地震力等相關(guān)檢算。 3.1穩(wěn)定性 空心