摘要: 三郎村渭河特大橋是西安鐵路樞紐新建北環(huán)線的重點控制工程, 本文以該橋施工圖設(shè)計為根據(jù), 介紹了64m簡支箱梁的構(gòu)造、設(shè)計及施工方法。
關(guān)鍵詞: 鐵路簡支梁橋梁設(shè)計施工
1 概述
三郎村渭河特大橋位于西安市灞橋區(qū)與未央?yún)^(qū)交界一帶, 是西安鐵路樞紐新建北環(huán)線的重點控制工程,該橋為雙線Ⅰ級鐵路橋梁, 全長5054.7m, 先后跨越灞河與渭河。該橋共采用了40孔64m簡支箱梁。本文主要介紹了64m箱梁的構(gòu)造、設(shè)計過程及施工方法。
2 64m簡支箱梁構(gòu)造
2.1 截面形式
雙線主橋箱梁按兩個單線箱梁設(shè)計, 梁全長為66.2m, 計算跨度為64m, 梁端設(shè)50cm槽口, 支點距梁端60cm。梁體采用單箱、單室、直腹板、等高度預應力混凝土簡支箱梁, 梁高4.5m, 高跨比為1/14.2, 梁頂寬3.9m,梁頂設(shè)2%單向橫坡, 梁底寬3.2m, 支點處加寬至3.68m,頂板厚2cm, 底板厚34cm, 腹板厚30cm。在箱梁兩端支座及跨中處設(shè)置厚0.5m橫隔板, 橫隔板處均設(shè)置過人洞。梁上設(shè)置通風孔, 以降低箱內(nèi)外溫差。
本梁采用在預制場地分節(jié)段預制, 在造橋機上整孔組拼施工。箱梁預制段長度根據(jù)梁段重量控制在900KN以內(nèi)及減少梁段種類的原則共分為3.65m、4.7m兩種, 每跨箱梁采用奇數(shù)分塊, 跨中不設(shè)濕接縫, 對稱布置, 共分為13個梁段, 12個濕接縫, 濕接縫寬60cm。箱梁半立面及梁段劃分見圖1。
2.2 主要材料
梁體及濕接縫混凝土采用C60, 封端混凝土采用C55。管道壓漿所用水泥漿標號采用M40。預應力鋼材采用抗拉強度標準值為1860MPa的高強低松馳鋼絞線,普通鋼筋采用Q235、HRB335級鋼筋。預制梁段除1號梁段采用內(nèi)徑￠90mm的雙波波紋管外, 其余各梁段均采用直徑￠88mm的橡膠抽拔棒成孔, 濕接縫采用外徑￠86mm的雙波波紋管成孔。錨具采用OVM錨具, 支座采用TPZ6000KN( △=±100)型盆式橡膠支座。防水層采用TQF- 1型防水層。
2.3 預應力鋼束
該梁采用12- 7￠5、15- 7￠5的預應力鋼束, 跨中共設(shè)16束12- 7￠5、11束15- 7￠5鋼絞線。錨外張拉控制應力為σkw=0.75fpk ,錨口摩阻損失按錨下控制應力σcon 的60%計算, 所有鋼束均采用兩段張拉。箱梁鋼束布置及橫斷面尺寸見圖2。
3 64m簡支箱梁結(jié)構(gòu)計算
3.1 梁部縱向分析
預應力混凝土結(jié)構(gòu)計算按照全預應力理論進行設(shè)計, 受拉區(qū)不允許出現(xiàn)拉應力和裂縫。簡支梁采用移動支架施工, 施工過程中不存在體系轉(zhuǎn)換。計算中考慮了恒載、列車活載、預加力以及混凝土收縮徐變對預應力損失的影響, 縱向預應力鋼束根據(jù)彎矩包絡(luò)圖計算并設(shè)置。
計算恒載時, C60混凝土容重取26KN/m3, 二期恒載取KN/m。簡支箱梁在主力作用下, 計算結(jié)果為: 跨中截面上翼緣σmax =19.5MPa, 跨中截面下翼緣σmin=1.4MPa,強度安全系數(shù)K=2.05, 抗裂安全系數(shù)Kf =1.24( 符合工廠制梁條件) , 靜活載豎向撓度δ=38.9mm。箱梁為全預應力構(gòu)件, 設(shè)計應力滿足規(guī)范要求, 并留有一定的安全儲備。
3.2 梁部橫向分析
箱形主梁橫截面的橫向計算按支撐在腹板底板底的橫向框架進行內(nèi)力分析和計算, 取縱向長為1m的箱梁為計算單元, 采用平面程序進行內(nèi)力計算。計算考慮主梁恒載、二期恒載、列車活載、箱內(nèi)外溫差等荷載組合。計算結(jié)果為: 鋼筋最大拉應力σmax=95MPa, 混凝土最大壓應力σmax=8.2MPa, 最大裂縫寬度0.1mm, 均滿足規(guī)范要求。
4 箱梁施工方法簡介
64箱梁采用造橋機施工, 同時從河兩側(cè)向中心施工。箱梁預制段分別在兩岸預制場地分段預制, 同時在墩臺頂拼裝“移動式支架”就位, 然后通過運梁小車將預制梁段運至移動支架的尾部, 由支架上的桁吊吊起放在支架腹內(nèi)的移梁小車上, 運到預定位置, 待全部梁段就位后, 在移動支架上整孔組拼, 調(diào)整梁底高程,現(xiàn)澆梁段濕接縫, 待達到80%設(shè)計強度后, 按張拉順序?qū)Φ谝慌撌M行張拉, 共張拉14束12- 7￠5、4束15- 7￠5鋼絞線, 第一批鋼束全部張拉完畢壓漿后梁體即可承受施工荷載( 運梁軌道線路重、拖拉移動支架荷載及運梁小車等) , 張拉完畢后, 梁體就位, 脫離支架。將支架移到下一孔待下托架復位后, 重復梁段安裝工作。第二批鋼束張拉安排在第一批鋼束張拉后15天進行。
由于本橋為雙線橋, 工期要求較緊, 因此同時采用4臺造橋機施工, 線路大里程側(cè)與小里程側(cè)各兩臺。施工時先使用一套“移動式支架”施工左線箱梁, 待左線箱梁施工完一孔后, 移動支架前移, 將左線箱梁向外橫移1.375m, 移動支架前移兩孔后, 在右線位置拼裝第二套“移動式支架”就位, 施工右線箱梁, 兩臺造橋機始終交錯布置。最后待右線箱梁全部施工完畢后, 將左線箱梁向內(nèi)橫移就位。
5 結(jié)語
由于采用造橋機施工, 可以實現(xiàn)大跨度簡支梁在鐵路橋梁上的應用, 與相同跨度的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)相比, 具有設(shè)計簡單, 施工簡便、快速, 因而施工質(zhì)量可以得到保證。目前, 三郎村渭河特大橋64m簡支箱梁梁段已開始成批預制, 為橋梁的按時竣工提供了很好的保障。
參考文獻
〔1〕混凝土橋.中國鐵道出版社.2000.
