摘要: 三郎村渭河特大橋是西安鐵路樞紐新建北環線的重點控制工程, 本文以該橋施工圖設計為根據, 介紹了64m簡支箱梁的構造、設計及施工方法。
關鍵詞: 鐵路簡支梁橋梁設計施工
1 概述
三郎村渭河特大橋位于西安市灞橋區與未央區交界一帶, 是西安鐵路樞紐新建北環線的重點控制工程,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箱梁的構造、設計過程及施工方法。
2 64m簡支箱梁構造
2.1 截面形式
雙線主橋箱梁按兩個單線箱梁設計, 梁全長為66.2m, 計算跨度為64m, 梁端設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置厚0.5m橫隔板, 橫隔板處均設置過人洞。梁上設置通風孔, 以降低箱內外溫差。
本梁采用在預制場地分節段預制, 在造橋機上整孔組拼施工。箱梁預制段長度根據梁段重量控制在900KN以內及減少梁段種類的原則共分為3.65m、4.7m兩種, 每跨箱梁采用奇數分塊, 跨中不設濕接縫, 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簡支箱梁結構計算
3.1 梁部縱向分析
預應力混凝土結構計算按照全預應力理論進行設計, 受拉區不允許出現拉應力和裂縫。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彎矩包絡圖計算并設置。
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K=2.05, 抗裂安全系數Kf =1.24( 符合工廠制梁條件) , 靜活載豎向撓度δ=38.9mm。箱梁為全預應力構件, 設計應力滿足規范要求, 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力計算。計算考慮主梁恒載、二期恒載、列車活載、箱內外溫差等荷載組合。計算結果為: 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, 調整梁底高程,現澆梁段濕接縫, 待達到80%設計強度后, 按張拉順序對第一批鋼束進行張拉, 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, 線路大里程側與小里程側各兩臺。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, 將左線箱梁向內橫移就位。
5 結語
由于采用造橋機施工, 可以實現大跨度簡支梁在鐵路橋梁上的應用, 與相同跨度的連續梁結構相比, 具有設計簡單, 施工簡便、快速, 因而施工質量可以得到保證。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.
