成貴鐵路初步設(shè)計(jì) 落腳河大橋(68+128+68)m 連續(xù)剛構(gòu)計(jì)算分析
成貴鐵路初步設(shè)計(jì) 落腳河大橋(68+128+68)m 連續(xù)剛構(gòu)計(jì)算分析
目 錄
1.1 計(jì)算依據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范
2.施工階段結(jié)構(gòu)內(nèi)力和強(qiáng)度分析
3 運(yùn)營(yíng)階段結(jié)構(gòu)內(nèi)力和強(qiáng)度分析
1.概況
1.1 計(jì)算依據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范
依據(jù)中鐵二院集團(tuán)提供的地質(zhì)資料確定主橋的平立面布置、樁基及承臺(tái)尺寸。計(jì)算中參考的巖土層的物理力學(xué)特性值見表1-1
表1-1 建議巖土物理力學(xué)指標(biāo)
巖土 代號(hào) |
巖 土 名 稱 |
稠 度 或 風(fēng)化 程 度 |
天然 密度ρ (g/cm3) |
粘聚力c (kPa) |
內(nèi)摩 擦角φ (°) |
基本 承 載力 σ(kPa) |
壓縮 模量Es1-2 (MPa) |
基 底 摩 擦 系 數(shù) |
樁周極限 摩阻力 (kPa) |
天然飽和極限抗壓強(qiáng)度(MPa |
邊坡率 |
|
臨時(shí) |
永久 |
|||||||||||
(1) |
粉質(zhì)黏土 (Q4dl+el) |
硬塑 |
1.9 |
18 |
18 |
180 |
/ |
0.3 |
60 |
1:1 |
1:1.25 |
|
(2) |
碎石土 (Q4dl+el) |
稍密 |
2.2 |
/ |
45 |
250 |
/ |
0.4 |
120 |
1:1 |
1:1.25 |
|
(3) |
卵石土 (Q4al+pl) |
松散~中密 |
2.2 |
/ |
50 |
300 |
/ |
0.4 |
140 |
1:1 |
1:1.25 |
|
(4) |
砂巖泥巖、泥質(zhì)砂巖(T1f2) |
W3 |
2.2 |
/ |
35 |
300 |
/ |
0.35 |
90 |
1:0.75 |
1:1 |
|
W2 |
2.4 |
/ |
45 |
450 |
/ |
0.45 |
/ |
5 |
1:0.5 |
1:0.75 |
||
(5) |
砂巖泥巖、泥質(zhì)砂巖夾灰?guī)r(T1f1) |
W3 |
2.2 |
/ |
40 |
300 |
/ |
0.4 |
100 |
1:0.75 |
1:1 |
|
W2 |
2.4 |
/ |
50 |
500 |
/ |
0.5 |
/ |
5 |
1:0.5 |
1:0.75 |
||
(6) |
灰?guī)r(P2c) |
W3 |
2.2 |
/ |
50 |
400 |
/ |
0.5 |
160 |
1:0.5 |
1:0.75 |
|
W2 |
2.6 |
/ |
60 |
700 |
/ |
0.6 |
12.0 |
1:0.3 |
1:0.5 |
|||
工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):
(1)鐵路等級(jí):Ⅰ級(jí)
(2)橋上線路:雙線,線間距5m,直線、坡度20‰
(3) 旅客列車速度目標(biāo)值:350km/h,線路平面和重點(diǎn)橋隧工程等預(yù)留160km/h凈空限界
(4)牽引種類:電力
(5)閉塞類型:自動(dòng)閉塞
(6)建筑限界:滿足開行雙層集裝箱運(yùn)輸建筑限界要求
(7)設(shè)計(jì)荷載:ZK荷載(客車);
(8) 橋梁守護(hù)類型:IV類
設(shè)計(jì)采用的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn):
(1)鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范(TB 10002.1-2005)
(2)鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 (TB 10002.3-2005)
(3)鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 (TB 10002.5-2005)
(4)鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 (TB 10002.4-2005)
(5)《新建時(shí)速200公里客貨共線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》(2003年10月,北京)(鐵建設(shè)函[2003]439號(hào));
(6)《新建鐵路橋上無縫線路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》(2003年6月,北京)(鐵建設(shè)函[2003]205號(hào));
(7)鐵建鑒(1992)93號(hào)文《關(guān)于南昆線四座大橋橫向剛度的補(bǔ)充技術(shù)要求》;
1.2 計(jì)算理論和方法的選擇及說明
初步設(shè)計(jì)階段對(duì)主橋68+128+68m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)行了施工過程和成橋運(yùn)營(yíng)兩個(gè)階段的結(jié)構(gòu)分析。對(duì)部分施工階段和成橋運(yùn)營(yíng)階段結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性進(jìn)行了驗(yàn)算。施工階段考慮的荷載主要有結(jié)構(gòu)恒載(包括自重,二期恒載、掛籃重及施工臨時(shí)荷載)、預(yù)應(yīng)力和混凝土的收縮徐變;運(yùn)營(yíng)階段考慮的荷載有ZK活載、體系溫差正負(fù)20度,制動(dòng)力、風(fēng)荷載及10年的收縮徐變。收縮徐變的計(jì)算參考公路橋涵規(guī)范進(jìn)行。計(jì)算模型中未考慮橋面縱坡。
1.3 計(jì)算軟件名稱及版本
采用Midas/Civil 7.4.1對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析。計(jì)算模型如下圖:

1.4 計(jì)算參數(shù)和計(jì)算荷載工況
結(jié)構(gòu)材料部分:
(1)連續(xù)剛構(gòu)梁體采用C55混凝土,彈性模量
,泊松比
,
,
;
(2)主橋橋墩采用C40混凝土,彈性模量
,泊松比
,
,墩頂5m范圍內(nèi)采用C55混凝土。
(3)梁體縱向預(yù)應(yīng)力及頂板橫向預(yù)應(yīng)力采用Ф15.2mm鋼絞線,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860MPa,彈性模量Ep=1.95×105MPa,其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合“ASTMA416-94”標(biāo)準(zhǔn)的要求;
(4)管道壓漿用水泥漿強(qiáng)度等級(jí) M40
(5)封錨用微膨脹混凝土強(qiáng)度等級(jí) C50
設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù):
(1) 梁部頂板寬12m,不需人行道板和托梁,梁體圬工容重按26.5kN/m3 ,線路設(shè)備及道碴自重等(二期恒載)按140kN/m考慮。
(2) 縱向鋼束鋼絞線錨下控制應(yīng)力бcon=0.7fpk=1302MPa(不包括錨圈口摩擦損失)。
(3) 塑料波紋管孔道摩阻系數(shù)μ=0.15,孔道偏差系數(shù)K=0.001;
金屬波紋管孔道摩阻系數(shù)μ=0.35,孔道偏差系數(shù)K=0.003;
錨具變形與鋼束回縮值(一端)ΔL=6mm。
(4)施工荷載:掛籃、機(jī)具、人群等施工荷載重按1250kN計(jì)。
(5)溫差:升降溫 20℃。
(6)豎向荷載動(dòng)力系數(shù)為:1+(1.44/(Lφ0.5-0.2)-0.18)<1,取1。
(7)制動(dòng)力或牽引力:按一線滿載時(shí)豎向靜活載的10%計(jì)算。與列車的豎向動(dòng)力作用同時(shí)計(jì)算時(shí)按列車豎向靜活載的7%計(jì)算。雙線采用一線的制動(dòng)力。
(8)列車橫向搖擺力:一個(gè)橫向100kN的集中力 作用在鋼軌頂面
(9) 風(fēng)荷載強(qiáng)度:按《橋規(guī)》規(guī)定計(jì)算,風(fēng)壓按500Pa。
荷載組合:
主力:
(1)恒載(結(jié)構(gòu)重+二恒)
(2)恒載+ 雙線ZK活載動(dòng)力作用+橫向搖擺力+長(zhǎng)鋼軌縱向力
主力+附加力:
(3)恒載+ 雙線ZK活載動(dòng)力作用+橫向搖擺力+長(zhǎng)鋼軌縱向力+制動(dòng)力或牽引力+升、降30度
(4)恒載+ 雙線ZK活載動(dòng)力作用+橫向搖擺力+長(zhǎng)鋼軌縱向力+風(fēng)力+升、降30度
2.施工階段結(jié)構(gòu)內(nèi)力和強(qiáng)度分析
2.1 結(jié)構(gòu)內(nèi)力

圖2-1 最大雙懸臂階段梁體恒載彎矩圖(單位:kN.m)

圖2-2 邊跨合攏后梁體恒載彎矩圖(單位:kN.m)

圖2-3 全橋合攏施加二期恒載后梁體恒載彎矩圖(單位:kN.m)
2.2 混凝土應(yīng)力
在各施工階段,梁部截面最大壓應(yīng)力12.43MPa,最大拉應(yīng)力0.489MPa,滿足規(guī)范的要求。梁部最大壓應(yīng)力發(fā)生在全橋合攏后張拉中跨底板束的施工階段。











6 結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析
計(jì)算得到結(jié)構(gòu)前10階自振頻率及振型見表6-1和圖6-1。
表6-1 結(jié)構(gòu)自振特性
階數(shù) |
頻率 |
振型 |
1 |
0.76 |
縱向 |
2 |
1.03 |
3#墩縱彎 |
3 |
1.04 |
對(duì)稱橫彎 |
4 |
1.34 |
3#墩橫彎 |
5 |
1.71 |
對(duì)稱豎彎 |
6 |
1.88 |
反對(duì)稱橫彎 |
7 |
2.64 |
二階對(duì)稱橫彎 |
8 |
2.76 |
|
9 |
3.4 |
|
10 |
4.01 |


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