西康二线关庙大桥设计

2014-12-25欧阳辉来

铁道建筑 2014年3期

欧阳辉来

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安 710043)

1 工程概述

西安至安康增建二线主要通过渭河冲积平原区、秦岭中山区、秦岭南部中低山河谷区三个大的区域。关庙大桥地处终南山国家森林公园风景区，为跨越大瓢沟而设。桥位处沟槽明显，较顺直，两岸岸坡高陡，自然坡度约60°，沟谷深切呈“V”字形，沟内沉积有大量的漂石，两岸山坡近沟底基岩裸露，两岸基岩出露，河床为碎石质河床，桥位地处典型V形沟谷，桥高近70 m。关庙大桥位于R=1 600 m的平曲线上，安康侧接大瓢沟隧道，西安侧接熊沟隧道。桥址处线路与大瓢沟斜交，斜交角度30°。

桥址处控制流域面积16.55 km2，百年一遇流量Q=224 m3/s，桥址处河床纵坡56.7‰。桥址气候属于湿润寒冷山地气候，海拔高程1 000 m以上，年平均气温13.2℃，极端最高气温39.0℃，极端最低气温－17.5℃，平均相对湿度70%。

综合考虑造价经济、施工方便及对桥位处周边环境影响等因素，最终确定关庙大桥采用(95+95)m预应力混凝土T形刚构方案。全桥布置见图1。

图1 关庙大桥桥型布置(单位:cm)

2 主要技术标准

1)铁路等级:Ⅰ级。

2)正线数目:单线(增建二线)。

3)限制坡度:6‰，双机13‰。

4)旅客列车设计行车速度及最小曲线半径:设计行车速度160 km/h，最小曲线半径1 600 m。

5)牵引种类:电力

6)重车方向:安康

7)建筑限界:桥梁建筑限界采用“客货共线铁路建筑限界(v≤160 km/h)桥梁建筑限界图(电力牵引区段)”。

8)地震烈度:地震动峰值加速度0.10g(相当于地震基本烈度七度)，场地特征周期0.40 s。

3 结构设计

3.1 主梁

由于本桥位于R=1 600 m的平曲线上，故箱梁为曲梁，半径为1 600 m。

主梁采用悬臂浇注法施工。

梁体为单箱单室变高度直腹板箱形截面，墩顶处梁高11.0 m，梁端直线段高4.5 m，梁底曲线线型采用1.8次抛物线。箱梁的箱顶宽7.5 m，单侧悬臂长1.25 m，箱底宽5.0 m。腹板厚度0.50～1.10 m，底板由箱梁根部1.30 m，渐变至边跨直线段0.50 m。顶板厚0.535 m。梁端断面见图2。在梁端设有2.5 m厚的横隔墙，箱梁在墩顶处设置2道2.0 m厚的横隔墙。

图2 梁端横断面(单位:cm)

3.2 桥墩及基础

桥墩采用矩形截面钢筋混凝土空心墩，墩高58 m;墩身厚度(顺桥向)8.0 m，壁厚1.2 m，内外壁为直坡变化;墩顶横桥向宽度7.5 m，壁厚为1.2 m，墩身横桥外侧按40∶1、内侧按60∶1的坡度变化，墩底横桥向宽度10.40 m。

基础采用矩形明挖满灌混凝土扩大基础，基础尺寸长(顺桥向)×宽(横桥向)×高为(16×19×15)m。桥墩及基础构造见图3。

图3 桥墩及基础构造(单位:cm)

4 结构分析

4.1 静力分析

将(95+95)m预应力混凝土T形刚构作为分析对象，主要用于纵向静力计算，对其施工阶段、运营阶段的内力和应力状况进行分析。本模型采用西南交通大学编制的桥梁结构分析系统BSAS程序进行计算。按照主桥梁部的实际构造进行结构离散，共划分76个单元、78个节点。根据设计施工流程，全桥施工分为70个阶段，第70阶段为运营阶段。

分析工况考虑了结构自重、预加应力、混凝土收缩徐变、基础变位影响、中—活载、温度荷载、风荷载、施工荷载等。

经分析，成桥阶段主梁上缘最大应力(压应力)为14.11 MPa，上缘最小应力(压应力)为0.89 MPa，下缘最大应力(压应力)为12.74 MPa，下缘最小应力(压应力)为0.51 MPa;运营阶段主梁上缘最大应力(压应力)为 15.84 MPa，上缘最小应力(压应力)为0.83 MPa，下缘最大应力(压应力)为14.50 MPa，下缘最小应力(压应力)为0.50 MPa，最大主拉应力为－1.43 MPa，最小正截面强度安全系数为2.33，最小抗裂安全系数为1.41;均满足规范要求。