小议高铁摇桥梁的设计与分析

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1摇桥梁设计

陡崖一跨而过,桥台位置根据稳定边坡确定。全桥孔跨布置采用(100m+100m)T形刚构+1-32m简支梁,全桥长245郾5m。对于高墩大跨桥,T形刚构的整体性、结构受力性能好,横桥向抗推刚度及抗扭刚度大,有利于悬臂施工的横向抗风要求,同时节省大吨位支座以及后期维修养护。全桥立面见。2郾2摇上部结构设计2郾2郾1摇主梁构造主梁采用C55混凝土,封端采用C55无收缩混凝土。梁体为变截面箱梁,单箱单室直腹板。中支点处箱梁梁高11郾4m,跨中及梁端梁高4郾5m,梁底下缘采用2次抛物线过渡,抛物线起点距离梁端13m处,终点距离主墩中心线6m处。箱梁顶宽12郾48m,箱梁底宽7郾4m,主墩处箱梁底宽加宽至7郾9m。顶板厚度除支点处外均采用35cm,底板厚度50~120cm,腹板厚度55~100cm。箱梁顶板处设置120cm伊40cm梗胁,底板处设60cm伊30cm梗胁。根据梁体受力及钢束张拉锚固布置的要求,梁体内底板相应位置处设有锯齿板。梁体在支点处共设置4道横隔板,端部横隔板厚1郾6m,空心墩处设置2道厚为1郾6m的横隔板并与空心墩墩身正对,隔板处设进人洞,梁端进人洞位置结合邻跨简支梁隔板空洞位置确定,以方便检查人员进入。箱梁腹板每隔200cm左右设准100mm通风孔。在中支点横隔板两侧底板设置内径为100mm的泄水孔。主梁采用C55混凝土。梁体截面。梁顶面及钢筋均按水平布置,梁体浇筑时一并浇筑同强度等级混凝土形成横向2%的排水坡。为避免桥面混凝土出现裂缝,在桥面设置HRB335抗裂钢筋网,钢筋直径7mm,间距15cm主梁0号段长度18m,中间悬浇各段长度3~4m,合龙段长度2m,最大悬浇质量255t。2郾2郾2摇墩梁固结区构造墩梁固结区是T构桥的重要构造之一,是传递荷载、扩散应力的关键部位。

2局部应力分析

设计利用ANSYS软件建立空间模形,选取刚臂墩顶纵向2伊12m主梁及10m墩身范围建立空间模型,对墩梁固结部位进行局部应力分析。采用solid45号单元,因模型对称性为减小求解规模在墩顶对称取用一半模型,共用14526个节点及62353单元。局部应力分析模型详。计算结果表明,空间结构应力分析与平面分析结果吻合较好,在纵向预应力作用下箱梁截面受力较为均匀。主应力计算结果显示,除预应力的锚固点、横隔板、箱梁截面倒角处的局部应力集中位置外,主拉应力都比较小,整个梁体的应力状态满足梁体结构设计要求,出现应力集中的范围较小。同时设计中通过增设横隔板的横、竖向预应力改善受力状况。2郾2郾3摇梁体预应力体系梁体采用三向预应力体系。纵向预应力采用9、15、19准15郾2mm钢绞线,抗拉强度标准值为1860MPa,其技术条件符合GB/T5224—2003标准,管道形成采用金属波纹管;横向预应力采用4准15郾2mm钢绞线,扁形金属波纹管成孔,在顶板间隔50cm布置,在支点隔板及墩梁固结处也布置有横向钢束;竖向预应力采用准32mm高强度精轧螺纹钢筋,抗拉强度标准值830MPa,采用内径45mm铁皮管成孔,在腹板间隔50cm布置,除中支点两侧各约35m范围设置2排外,其余范围设置单排。为减少收缩徐变对大跨梁变形的影响,要求纵向预应力在梁体混凝土强度及弹性模量达到设计值的100%后进行张拉,且必须保证张拉时梁体混凝土龄期大于7d。主梁纵向钢束布置。为确保墩梁固结处的受力安全,除顶板外,在横隔板及底板布置横向钢束,在腹板布置2道竖向预应力筋,竖向预应力筋伸入主墩5郾0m。墩梁固结处横竖摇2郾2郾4摇主梁设计指标主桥采用MIDAS和桥梁博士2种程序进行静力计算。结构变形、变位及自振频率等指标要求均按《新建时速200km客货共线铁路设计暂行规定》(以下简称“暂规冶)控制。最大静活载挠度-30mm,为跨度的1/3333,参照《暂规》中96m跨度的限值1/900,满足要求;中-活载作用下梁端竖向折角1郾39译,小于限值3译;在列车横向摇摆力、风力和温度力作用下,梁体的水平挠度11郾6mm,为跨度的1/8620,小于限值2郾2郾5摇上部结构。

作者：李浩单位：广西高铁局