中低速磁悬浮小半径框架墩连续梁体系设计与研究

2014-07-25万明

铁道勘察 2014年6期

关键词：梁桥磁悬浮横梁

万明

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)

中低速磁悬浮小半径框架墩连续梁体系设计与研究

万明

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142)

中低速磁悬浮具有噪声低、振动小、无污染、转弯半径小等优点，适用于城市市区交通连接。结合小曲线半径框架墩连续梁体系的设计和研究，分析了此类结构的受力特点及设计注意事项。

中低速磁悬浮小半径连续梁、框架墩

1 概述

中低速磁悬浮是一种前景良好的新型轨道交通技术，随着一批中低速磁悬浮项目在我国的开建，我国自主研发的中低速磁悬浮技术也慢慢从试验阶段走向工程化。中低速磁悬浮技术具有转弯半径小的特点，在工程上，线路小半径段落常常以小跨度连续梁的形式通过。小曲线半径段落桥梁结构受力较为复杂，除承受弯矩、剪力外，还承受较大的扭矩和翘曲力矩的作用。以曲线半径为200 m的4×24 m框架墩连续梁体系为例，对此类结构的设计方法进行探讨(如图1)。

2 结构设计

2.1 墩梁连接

(1)连续梁与框架墩横梁支座连接方案(方案一)

连续梁支承在框架墩上，连续梁横隔板平行于框架墩设置，其中曲线内侧放置纵向活动支座，曲线外侧放置多向活动支座。连续梁高1.5 m，支点处加高到1.8 m，连续梁顶板宽11.2 m，底板宽5.42 m，支点加高处底板宽5.18 m；框架墩横梁高2 m，宽2.2 m，横梁底至承台顶高7.3 m(如表1)。

表1 方案一预应力钢束使用情况

经计算，框架墩立柱需配置2根一束的HRB400钢筋(直径25 mm)，应力及裂缝宽度均能满足设计要求；桩基础采用5根1 m的摩擦桩，桩长26 m。

(2)连续梁与框架墩横梁固结方案(方案二)

连续梁和框架墩横梁固结。连续梁高1.5 m，除和框架墩横梁固结处外，支点处梁高均加高到1.8 m，连续梁顶板宽11.2 m，底板宽5.42 m，支点加高处底板宽5.18 m；框架墩横梁高2.4 m，宽2.2 m，横梁底至承台顶高8.9 m(如表2)。

图1 平面关系示意(单位：cm)

表2 方案二预应力钢束使用情况

经计算，框架墩立柱需配置2根一束的HRB400钢筋(直径25 mm)，应力及裂缝宽度均能满足设计要求；桩基础采用5根1 m的摩擦桩，桩长28 m。

方案一优点是结构受力明确，框架墩横梁受力较小；框架墩横梁高度小，景观效果好；缺点是结构总高度较大。方案二优点是结构高度较小，能提供较大的桥下净空；缺点是框架墩横梁和连续梁变形不协调，受力较复杂，框架墩横梁高度较高，连续梁悬臂伸出框架墩横梁范围以外，景观效果较差。

考虑方案一受力明确，桥下净空能够满足道路要求，方案二框架墩横梁高度较高，不能改善景观且受力复杂，故本结构最后采用连续梁与框架墩横梁支座连接的方法。

2.2 框架墩设计

因跨度较大，框架墩横梁、立柱和基础均采用钢筋混凝土结构。在模拟分析中框架墩对基础的约束刚度比较敏感，基础刚度取值较大时，横梁的设计偏不安全且立柱与基础的计算较为困难；基础刚度取值较小时，横梁计算困难且立柱和基础的计算偏不安全。因此，计算中需根据地质资料和基础的实际设计情况，确定合理的基础约束刚度范围，进行包络计算。

2.3 连续梁设计

小曲线半径连续梁采用空间有限元软件MIDAS和曲线梁分析软件ASCB进行计算。主梁采用空间梁单元模拟，在支承处建立节点局部坐标系，根据实际支承情况设置沿曲线径向和切线方向的约束，并考虑支座刚度的影响(如表3、表4所示)。

3 结束语

框架墩-连续梁体系具有良好的动力特性和列车走行性，整体结构受力明确，构造简单，在磁悬浮线路曲线段落小角度跨越既有结构时，能够最大限度减少对既有结构的影响且具有良好的经济性。

表3 连续梁运营阶段计算指标

表4 连续梁施工阶段计算指标 MPa

小半径连续梁桥温度效应、预应力效应的计算不同于直线桥梁，且曲线梁桥在自重、预应力和列车荷载作用下还会产生较大的主梁扭转效应，整体结构空间效应十分明显。这种空间效应随着曲线半径的减小而增大。在设计中应通过高精度的有限元软件分析计算，准确掌握结构的受力行为，针对其受力特性，合理布置预应力钢束，设置适宜的支座预偏心，并在箱梁内部布置适当的横隔板，保证结构的安全。

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DesignandResearchofFramePiersandContinuousCurvedBeamonMediumandLowSpeedMaglevTransportation

WAN Ming

2014-09-10

万明(1984—)，2009年毕业于西南交通大学桥梁与隧道专业，工学硕士，工程师。