情久河大桥(52+96+52)m连续刚构设计

李英森，龚亚军

(1.中国市政工程西南设计研究总院有限公司，贵州 贵阳 550000；2.中铁二院贵阳勘察设计研究院有限责任公司，贵州 贵阳 550002)

情久河大桥(52+96+52)m连续刚构设计

李英森1，龚亚军2

(1.中国市政工程西南设计研究总院有限公司，贵州 贵阳 550000；2.中铁二院贵阳勘察设计研究院有限责任公司，贵州 贵阳 550002)

贵阳市久永线长至永温线段的情久河大桥采用了连续刚构的形式。将详细介绍情久河大桥的上部结构构造、静力计算、施工方法等，并将通过动力检算分析检验该桥的运营效果。

铁路桥；连续刚构箱梁

1 工程概况

为了方便情久河两岸的交通，贵阳市铁路局决定修建情久河大桥。由于该桥附近属于低中山区的溶蚀、剥蚀峰丛沟谷地貌，并且呈现“V”字形峡谷，地面高程达到1 210～1 390 m，自然坡度已经达到了20°～70°，再加上峡谷坡面被许多茂密林木覆盖，因此，设计师主要采用了2×24简支、T梁+1×32简支、T梁+(52+96+52) m、连续刚构+2×32、简支T梁+3×24、简支T梁来构成情久河大桥的跨孔，其中采用(52+96+52) m连续刚修建高约为133 m的大桥来构跨越情久河河道。

情久河大桥的主要技术标准：首先，120 km/h为列车行驶的最大速度，并且单缝为无缝线路，此外，主桥位于一条直线上，纵坡的坡度约为-4.50‰；其次设计的活载为中一活载；并且地震动峰值的加速度必须小于0.05 g。

2 情久河大桥的主桥结构设计

2.1 主梁构造

由于上述因素，大桥的梁体主要采用了单箱单室并且变高度直腹板箱型的截面，而大桥刚构墩顶位置的梁有6.8 m高，边跨和边跨中现浇段的位置的梁就有3.6 m高，不仅如此，大桥的梁底曲线是一条方程为f(x)=3.6+x2/480.2的抛物线。大桥的中跨和边跨部分分别设置为10 m和9.7 m长的直线段，而边支座中心的距梁端的距离为0.7 m。大桥箱梁的顶、底宽则设计为7.0 m和4.5 m,而腹板的厚度为35～70 cm，底板的厚度为44～90 cm支架，顶板的厚度就为35～40 cm。此外，大桥顶板的梗肋设计为60×20 cm。完成以上工作后，就需要在箱梁刚构墩顶和边支点的位置都放置厚度为110 cm的横隔板，而横隔板又需要设置一个200 cm×130 cm的进人洞,边支点的横隔板则需要设置一个110 cm×120 cm的进人洞。总体来说，梁段可以划分成51个节段，其中0#段的长度为12 m；1#段则为3 m；而2～5#段为3.5 m；6～11#段的长为4.0 m；而12 号段是中跨合龙段，长短仅为2.0 m；13#段是边跨现浇段，长度为5.7 m。此外，中间关键的2#段采用了挂篮悬臂浇筑的方式， 120.6 t重。

2.2 矩形空心刚构墩构造

情久河大桥的两个矩形的空心主墩的高度分别为98 m、96 m，而墩顶截面顺桥向和横桥向的尺寸分别为7.6、4.5 m，同时，大桥墩顶顺桥向壁厚1.1 m，横桥向壁的厚度有0.9 m。桥墩墩身顺桥向的坡度设计为1∶0，而横桥向的坡度为16∶1(35∶1),桥墩墩底设置有2.5 m的实体段。

2.3 预应力体系

在全预应力理论设计中，大桥梁部的顶、底和腹板的纵向预应力的钢束采用的都是高强度、低松弛的12-φ15.2钢绞线，并且配用了OVM15-12型的锚具和内外径分别为85 mm、98 mm的塑料波纹管成孔，因此，必须使用千斤顶才能向两端进行张拉。

而大桥粱部的顶板横向预应力的钢束则采用的是高强度且低松弛的2-φ15.2钢绞线，同时配用了BM15-2和BM15P-2型的锚具和内、外径分别为50 mm、19 mm的金属波纹管成孔。而顺桥向布置的间距为50 cm，同时采用了单端张拉、张拉、锚固端三种方式交错设置。此外，墩梁结合部布置了一定数量横向预应力钢束。

大桥梁体竖向预应力的钢筋使用的螺纹钢筋直径为25 mm，并且它的型号为PSB830，还采用了JLM-25型的锚具和内径为35 mm的铁皮管成孔。在每道腹板的位置还设置了一根竖向预应力钢筋，并且顺桥向布置的间距为50cm。而墩梁结合部的竖向预应力钢筋会适当加长，设置需要长短交错。

2.4 箱梁主体施工方法

第一种方法是先施加顶推力，再进行合拢中跨，最后对边跨的不平衡段进行现浇，从而平衡梁体中的混凝土由于收缩、徐变而产生的墩顶外力。

第二种方法是在箱梁部分使用的悬臂浇筑法。因为它是利用支架或托架在墩顶对0#段对施工箱梁进行立模，接着0#段竣工后，再在大桥的梁顶拼装施工挂篮和预压的，从而利用挂篮依次对称，进行梁段施工。

3 结构计算分析

3.1 设计荷载及计算参数

(1)混凝土的设计。

C55混凝土是情久河大桥的梁体采用主要混凝土，其弹性模量达到3. 60 ×104 MPa，并且在考虑了恒载增大系数这一因素后，容重采用26. 5 kN/m3，因此，这时的极限抗拉强度可达到3.30 MPa，且极限抗压强度达到37.0 MPa。但是因为环境相对湿度为60% ，所以按5 d计算混凝土平均加载龄期，而按1 500 d计算终极龄期。

(2)预应力钢筋。

情久河大桥的纵、横向预应力钢束管道摩阻系数为 0. 17，管道偏差系数为0. 001 5，同时，一端锚具回缩6 mm。大桥的竖向预应力钢筋张拉应该控制在 0. 9 fpk ，此时，管道摩阻系数为0. 23，管道偏差系数为0. 003，一端锚具回缩1 mm。施工单位会根据现场试验确定喇叭管和锚圈口所产生的应力损失，并且在确定之后，施工单位会修正张拉吨位来补偿这方面造成的损失，但是无论在何种情况下，该项损失的补偿值都不应该超过0. 07 fpk。

(3)恒载。

情久河大桥的恒载包括结构及附属设备预加力、基础变位影响力、自重等等，其中大桥桥面附属设施二期恒载集度达到了71 kN/m。

(4)温度力。

整座情久河大桥将以20升降温，这时，不需要考虑混凝土收缩造成的影响，因为混凝土的线膨胀系数为0.000 01，对桥面板升温的影响微乎其微，而且合拢温度不高于15 ℃。

(5)活载。

情久河大桥中所采用的活载的动力系数为1. 15。

(6)基础不均匀沉降。

情久河大桥的桥基差不多都搭在弱风化岩层上,并且相邻两桥墩基础不均匀沉降值达到0. 1 cm，因此，基础变位引起的结构内力必须以50%进行内力组合。

(7)支座摩阻力及制动力。

由于大桥的制动力作用于梁端，并且按照刚度分配了各个支点，因此，边支点所承受的制动力不能大于支座摩阻力，否则按照支座摩阻力计算。

(8)施工临时荷载。

施工的临时荷载使用的是包括工机具、人员等在内的施工挂篮，并且每套计为600 kN。

(9)动力计算。

情久河大桥采用了“MIDAS-civil”程序来建立空间杆系有限元模型，并且将梁、墩及基础看做一个整体来计算连续刚构的自振频率。其中的荷载按集中质量法进行三维转换，与此同时，二期的恒载也转化为质量，然而，考虑到桩基础的影响，将基础部分转化为门式杆件。

3.2 计算结果

计算结果见表1。

表1 大桥梁部结构静力计算数据表

4 结束语

保证梁体横向刚度要求是该方案中的难点，因此，需要尽可能的降低梁高以及梁体重心，从而增大梁体横向的稳定性。更需要注意的是，大桥刚构墩墩身的刚度会严重影响到大桥结构的整体刚度。情久河大桥在设计过程中对刚构主墩的横向内外坡进行了多种坡度比较，并且从墩身受力、墩身圬工量及结构整体横向刚度三个方面来确定墩身的合理坡度。确定了梁高及墩身构造后，再通过梁体纵向预应力钢绞线和竖向预应力筋来满足梁体内力要求。

[1] 铁路桥涵设计基本规范(TB10002D1-2005)[S].

[2] 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范(TB10002.3-2005)[S]

2016-11-17

李英森(1984-)，男，贵州盘县人，工程师，主要从事桥涵设计工作。

U442

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：1008-3383(2017)07-0126-02