一般铁路桥梁墩、台的尺寸拟定
2011-05-15张欣智马孟启
张欣智 马孟启
(桂林理工大学 土木与建筑工程学院,广西 桂林 541004)
1 桥台尺寸拟定。目前采用的矩形空心桥台主要有两种形式,一种是配合简支箱梁的混凝土矩形空心桥台,其台长为固定值,另一种是配合简支T梁的钢筋混凝土空心桥台,其台长随填土高而变化。两种桥台及锥体形式如上图示。
1.1 支承垫石尺寸。支承垫石对应于支座位置设置,垫石平面尺寸根据支座底板尺寸按构造要求选定,支座底板尺寸可按所选用的支座吨位从相应的支座安装图中查取,《铁路桥涵设计基本规范》第5.3.8条规定,支承垫石的外边缘距支座底板的边缘为0.15~0.2m。
如果墩、台位于曲线上、坡道上或者直曲线上的墩、台合并设计,则还应考虑曲线及坡道上梁缝增加的影响,适当加大支承垫石的尺寸。
采用盆式橡胶支座时,支承垫石厚度一般采用0.35m。
1.2 顶帽尺寸。桥台的顶帽采用矩形截面,墩、台顶帽尺寸的选定应满足以下条件:
a、顶帽尺寸应考虑梁跨、墩台身尺寸、施工、架设及电气化等要求决定。
b、对于采用T梁普通铁路,顶帽边缘至支承垫石边缘的距离不应小于《铁路桥涵设计基本规范》第5.3.8条的规定,如顺桥方向跨度L≥20m时为0.40m、横桥方向为0.50m;对于采用整孔箱梁的客运专线及城际铁路,顶帽顺桥向和横桥向到支座边缘的距离应大于下表的规定。
桥台大样图1
桥台大样图2
桥台顶帽及垫石构造示意图
c、顶帽横桥方向的最小宽度应满足《铁路桥涵设计基本规范》第5.3.9条的规定,如跨度L≥20m时不小于6m。
d、顶帽上设置排水坡,防止表面及支座存水,必要时设置突出墩台身0.1~0.2m的飞檐。
e、顶帽尺寸同时还应满足养护维修和预留更换支座时顶梁的位置。
支座边缘至墩台边缘的距离
1.3 前墙及托盘尺寸。前墙顺桥向对应于顶帽选定尺寸,根据构造需要可设置飞檐,也可不设置飞檐,对于目前采用的矩形空心桥台,横桥向采用与后墙等宽。如果顶帽横桥向尺寸较宽,则在顶帽下设托盘与前墙连接,托盘顺桥向与前墙等长,横桥向与前墙等宽,横桥向斜率不小于1:1,采用托盘形式时,一般需要设置飞檐。
1.4 后墙尺寸。后墙顺桥向长度由桥台长度计算而来,横桥向与轨道板底面同宽。当采用钢筋混凝土结构时,空心部分壁厚一般为0.6m,设一个或多个空孔;若为混凝土结构,则应根据受力的需要设计空孔的尺寸。
桥墩纵向偏心距设置桥墩横向偏心距设置
分离式垫石示意图
矩形顶帽及垫石构造示意图
圆端形顶帽及垫石构造示意图
1.5 轨道板尺寸。轨道板顶面形式及尺寸与线路轨道一致采用,顺桥向长度即为台长,横桥向顶、底宽一般与桥台所接梁的顶、底宽一致。
2 桥墩尺寸拟定
2.1 偏心距的设置。如果桥墩两侧为等跨简支梁或者两侧恒载反力对墩中心的力矩相当,可不设置纵向偏心,否则,应设置一定的纵向偏心,以抵消恒载所产生的恒载纵向力矩。
由于新建铁路等级都较高,曲线半径足够大,所以,一般不需要设置横向偏心,但对于特殊情况下,如小半径曲线上的单线桥,当验算需要时,则可考虑设置横向偏心,用竖向力产生的横向力矩抵消离心力所产生的横向力矩。
2.2 支承垫石尺寸。支承垫石的位置设置及尺寸选定如前述,但对于不同的梁跨组合,支承垫石的设置有所不同,当两侧对应梁跨的梁高、支座高度以及支座横桥向中心距完全一致时,可以设置一个整体式的支承垫石,否则,应该设置分离式的支承垫石。
2.3 顶帽尺寸。桥墩顶帽一般采用矩形和圆端形两种截面形式,其尺寸选定要求如前述,只是在圆端形顶帽的圆弧段范围,以支承垫石或者支座底板的角点至圆弧的垂直距离控制,其值不小于矩形顶帽顺桥向的规定值。
当两侧梁高+支座高度差别较大,不能用支承垫石的高度进行调整时,顶帽设计为不等高,其高差为两侧轨底至垫石顶高度的差值。
2.4 墩身及托盘尺寸。桥墩较低时,墩身一般采用直坡;桥墩较高时,则需要采用斜坡,坡率值应根据计算需要合理选用,尽量做到经济、美观。设置托盘的桥墩,其墩身尺寸应满足下图所示的构造要求。
托盘式顶帽构造要求示意图
3 结语
这些设计的规范和内容都是通过大量的工程实例中总结而来,我国现在大量的修建高速铁路以及客运专线,所用到的方法大部分为上述提供。因此这些方法的应用前景非常广泛。
[1]《铁路桥涵设计基本规范》.(TB10002.1-2005).
[2]《铁路桥涵施工规范》.(TB10203-2002).