摘要: 三郎村渭河特大桥是西安铁路枢纽新建北环线的重点控制工程, 本文以该桥施工图设计为根据, 介绍了64m简支箱梁的构造、设计及施工方法。
关键词: 铁路简支梁桥梁设计施工
1 概述
三郎村渭河特大桥位于西安市灞桥区与未央区交界一带, 是西安铁路枢纽新建北环线的重点控制工程,该桥为双线Ⅰ级铁路桥梁, 全长5054.7m, 先后跨越灞河与渭河。该桥共采用了40孔64m简支箱梁。本文主要介绍了64m箱梁的构造、设计过程及施工方法。
2 64m简支箱梁构造
2.1 截面形式
双线主桥箱梁按两个单线箱梁设计, 梁全长为66.2m, 计算跨度为64m, 梁端设50cm槽口, 支点距梁端60cm。梁体采用单箱、单室、直腹板、等高度预应力混凝土简支箱梁, 梁高4.5m, 高跨比为1/14.2, 梁顶宽3.9m,梁顶设2%单向横坡, 梁底宽3.2m, 支点处加宽至3.68m,顶板厚2cm, 底板厚34cm, 腹板厚30cm。在箱梁两端支座及跨中处设置厚0.5m横隔板, 横隔板处均设置过人洞。梁上设置通风孔, 以降低箱内外温差。
本梁采用在预制场地分节段预制, 在造桥机上整孔组拼施工。箱梁预制段长度根据梁段重量控制在900KN以内及减少梁段种类的原则共分为3.65m、4.7m两种, 每跨箱梁采用奇数分块, 跨中不设湿接缝, 对称布置, 共分为13个梁段, 12个湿接缝, 湿接缝宽60cm。箱梁半立面及梁段划分见图1。
2.2 主要材料
梁体及湿接缝混凝土采用C60, 封端混凝土采用C55。管道压浆所用水泥浆标号采用M40。预应力钢材采用抗拉强度标准值为1860MPa的高强低松驰钢绞线,普通钢筋采用Q235、HRB335级钢筋。预制梁段除1号梁段采用内径￠90mm的双波波纹管外, 其余各梁段均采用直径￠88mm的橡胶抽拔棒成孔, 湿接缝采用外径￠86mm的双波波纹管成孔。锚具采用OVM锚具, 支座采用TPZ6000KN( △=±100)型盆式橡胶支座。防水层采用TQF- 1型防水层。
2.3 预应力钢束
该梁采用12- 7￠5、15- 7￠5的预应力钢束, 跨中共设16束12- 7￠5、11束15- 7￠5钢绞线。锚外张拉控制应力为σkw=0.75fpk ,锚口摩阻损失按锚下控制应力σcon 的60%计算, 所有钢束均采用两段张拉。箱梁钢束布置及横断面尺寸见图2。
3 64m简支箱梁结构计算
3.1 梁部纵向分析
预应力混凝土结构计算按照全预应力理论进行设计, 受拉区不允许出现拉应力和裂缝。简支梁采用移动支架施工, 施工过程中不存在体系转换。计算中考虑了恒载、列车活载、预加力以及混凝土收缩徐变对预应力损失的影响, 纵向预应力钢束根据弯矩包络图计算并设置。
计算恒载时, C60混凝土容重取26KN/m3, 二期恒载取KN/m。简支箱梁在主力作用下, 计算结果为: 跨中截面上翼缘σmax =19.5MPa, 跨中截面下翼缘σmin=1.4MPa,强度安全系数K=2.05, 抗裂安全系数Kf =1.24( 符合工厂制梁条件) , 静活载竖向挠度δ=38.9mm。箱梁为全预应力构件, 设计应力满足规范要求, 并留有一定的安全储备。
3.2 梁部横向分析
箱形主梁横截面的横向计算按支撑在腹板底板底的横向框架进行内力分析和计算, 取纵向长为1m的箱梁为计算单元, 采用平面程序进行内力计算。计算考虑主梁恒载、二期恒载、列车活载、箱内外温差等荷载组合。计算结果为: 钢筋最大拉应力σmax=95MPa, 混凝土最大压应力σmax=8.2MPa, 最大裂缝宽度0.1mm, 均满足规范要求。
4 箱梁施工方法简介
64箱梁采用造桥机施工, 同时从河两侧向中心施工。箱梁预制段分别在两岸预制场地分段预制, 同时在墩台顶拼装“移动式支架”就位, 然后通过运梁小车将预制梁段运至移动支架的尾部, 由支架上的桁吊吊起放在支架腹内的移梁小车上, 运到预定位置, 待全部梁段就位后, 在移动支架上整孔组拼, 调整梁底高程,现浇梁段湿接缝, 待达到80%设计强度后, 按张拉顺序对第一批钢束进行张拉, 共张拉14束12- 7￠5、4束15- 7￠5钢绞线, 第一批钢束全部张拉完毕压浆后梁体即可承受施工荷载( 运梁轨道线路重、拖拉移动支架荷载及运梁小车等) , 张拉完毕后, 梁体就位, 脱离支架。将支架移到下一孔待下托架复位后, 重复梁段安装工作。第二批钢束张拉安排在第一批钢束张拉后15天进行。
由于本桥为双线桥, 工期要求较紧, 因此同时采用4台造桥机施工, 线路大里程侧与小里程侧各两台。施工时先使用一套“移动式支架”施工左线箱梁, 待左线箱梁施工完一孔后, 移动支架前移, 将左线箱梁向外横移1.375m, 移动支架前移两孔后, 在右线位置拼装第二套“移动式支架”就位, 施工右线箱梁, 两台造桥机始终交错布置。最后待右线箱梁全部施工完毕后, 将左线箱梁向内横移就位。
5 结语
由于采用造桥机施工, 可以实现大跨度简支梁在铁路桥梁上的应用, 与相同跨度的连续梁结构相比, 具有设计简单, 施工简便、快速, 因而施工质量可以得到保证。目前, 三郎村渭河特大桥64m简支箱梁梁段已开始成批预制, 为桥梁的按时竣工提供了很好的保障。
参考文献
〔1〕混凝土桥.中国铁道出版社.2000.
