2013铁一院桥梁设计年会.ppt

铁路桥梁设计汇报,中铁第一勘察设计院集团有限公司 2013 年 12 月,2,概 述,近年来，我院相继参加了郑西、哈大、西宝、大西、西成、宝兰、兰新第二双线等高速铁路及兰渝、黄韩侯、银西、黔张常等艰险山区铁路的设计工作，结合我院承担项目的建设条件，桥梁专业积极寻求技术创新方向和突破点，不断加大科技创新力度，缩小与兄弟院的差距，努力提高我院桥梁专业技术水平。我院的铁路桥梁设计创新工作主要集中在高烈度地震区桥梁的抗震及减、隔震技术，高墩桥梁结构设计，中等跨度钢桥设计，新型组合结构设计，跨越繁忙干线桥梁设计，湿陷性黄土地区桥梁设计以及高速铁路桥梁防风技术等方面。,3,代表性桥梁工程,钢桁加劲单T刚构,钢箱梁,矮塔斜拉,节段预制干拼,连续梁桁组合结构,新型柱板式空心高墩,4,一、大西客专晋陕黄河特大桥,工程概况 大西客专北起山西省大同市，南至陕西省西安市，全长718km。晋陕黄河特大桥位于黄河禹门口至潼关段，桥址处地形平坦，地势开阔，河道宽广，总宽约10km，主河槽宽约3km，常水位水深约2m。桥位处年平均气温13.7，最热月平均气温26.1，最冷月平均气温-1.2，地震动峰值加速度0.20g，动反应谱特征周期0.35s，场地类别类。,5,工程概况 根据黄河水利委员会确定的黄河桥梁建设主要控制指标要求，本段主河槽孔跨不小于100m，滩地孔跨不小于40m。全桥孔跨布置为31-32m简支梁+ (54+290+54)m连续梁+ 17-48m+2-40m简支梁+15联（2108m）钢桁加劲单T刚构+63-48m简支梁+8联2x48m单T刚构+（48+80+48）m连续梁+3联2x48m单T刚构+2x35m单T刚构，桥梁全长9969.18m。,一、大西客专晋陕黄河特大桥,6,主桥结构 主梁：采用单箱、双室、直腹板、变高度、变截面箱梁，纵、竖向预应力体系。箱梁支点梁高12.5m，端部梁高5.0m；箱顶宽13.8 m，底宽11.5 m。 加劲钢桁：主桁采用无竖杆三角形桁架，两主桁间设上平联。上弦杆采用槽形截面，端斜杆、次端斜杆采用箱形截面，腹杆采用“H”形截面。,一、大西客专晋陕黄河特大桥,7,主桥结构 节点构造：端节点采用整体节点，上弦其它节点采用直埋式节点，钢桁与主梁连接采用分散式节点。 下部结构：桥墩均采用圆端形空心桥墩，主墩采用直径2.0m的钻孔灌注桩，边墩采用直径1.8m的钻孔灌注桩。,一、大西客专晋陕黄河特大桥,8,技术特点 本桥是目前我国高速铁路跨越黄河最长、建设规模最大、技术含量最高的桥梁，主桥15联2108m钢桁加劲单T刚构，为国内首创梁-桁组合新型结构，集“大跨、高墩、深水、超长桩基、大体积混凝土、新型结构”于一体，技术领先，结构复杂，施工控制精度要求高、难度大。,一、大西客专晋陕黄河特大桥,该结构实现了主桥3km以上范围等跨布置的景观要求，满足了轨道结构对桥梁温度联长的控制要求，避免了温度调节器的使用，最大限度地满足了高速铁路对线路平顺性的要求，保证了高速列车行车安全。通过钢桁加劲，有效改善了主梁梁端转角和徐变上拱，减轻了桥梁自重，极大改善了结构整体抗震性能，主梁大悬臂施工无需在主河道搭设支架或临时支墩，降低了施工风险和难度。,9,一、大西客专晋陕黄河特大桥,10,二、大西客专联络左线顶推钢箱梁,工程概况 大西客专临潼东跨线联络线出岔点位于大西客专正线DK823+350路基地段，左线联络线从出岔点引出后依次跨越包西铁路何临上行客车联络线、郑西客专、包西铁路何临下行客车联络线引线至郑西客专临潼东车站。 线路于LDK1+150上跨郑西高铁，交叉角度22，本线线路为直线。,11,二、大西客专联络左线顶推钢箱梁,工程概况 鉴于跨越的运营铁路线中有已经开通的郑西高铁，由于混凝土连续梁悬灌施工时间较长，对运营及施工均存在较大的安全风险，转体施工又没有足够的施工场地。经多方案技术、经济比选，采用（64+68+64）m三跨连续钢箱梁方案分别跨越以上三条铁路，利用运营“天窗”时间分步顶推施工。,12,二、大西客专联络左线顶推钢箱梁,主体结构 梁部结构：采用等高连续钢箱梁，箱梁每隔2.0m左右设置一道横向加劲肋，顶底板设置T型加劲肋,腹板设置板型加劲肋。桥面两侧设置3m高护栏板，并在顶推之前安装就位。 钢箱梁构造：直线，梁高4.8m，箱梁顶宽7.5m，底宽4.3m，中支点局部加宽至5.04m，顶板厚24mm，底板中支点处厚32mm，其余部分厚24mm，腹板厚26mm。,13,二、大西客专联络左线顶推钢箱梁,技术特点 本桥采用连续钢箱梁有碴桥面，顶推施工，由于交叉角度小，无设置中间临时墩条件，顶推跨度即为桥梁跨度，考虑到既有线运行对钢梁存在一定的动力影响，因此，要求桥梁施工过程中桥墩及梁底距郑 西客专建筑限界的净距不小于2.5m。 目前国内铁路钢箱梁均为组合结构，本桥为独立体系的受力结构，梁体截面从梁高及室宽上来讲均超越了既有组合结构的钢箱梁，处于国内领先水平，为国内首座跨越既有高铁的连续钢箱梁桥梁。,14,三、广佛城际东平水道特大桥,工程概况 广佛城际佛山西站至广州南站段，线路出张槎站后上跨东平水道。东平水道为规划的国家II级航道，通航净高不小于10m，通航净宽不小于150m（内河通航标准（GB50139-2004）。 东平水道桥位受通航净空、线路纵坡、标高等控制，经多方案比选后，最终采用 （96+176+96）m双塔双索面预应力混凝土部分斜拉桥方案。,主桥结构 主桥总体：为双塔双索面预应力混凝土部分斜拉桥，孔跨布置为(96+176+96)m，采用塔梁固结、墩梁分离结构体系，主梁为三向预应力结构。桥塔采用钢筋混凝土结构，斜拉索采用扇形布置。 两主墩为水中墩，为满足通航要求，承台底至常水位高度约14m，采用拉森钢板桩围堰施工。为保护主墩免受意外航船或较大漂流物撞击，两主墩周围设置防船撞设施。,15,三、广佛城际东平水道特大桥,16,三、广佛城际东平水道特大桥,技术特点 本桥主跨176m，在国内同类铁路桥梁中属最大跨度的预应力混凝土部分斜拉桥； 本桥采用钢绞线斜拉索交差锚固方式，为今后铁路预应力混凝土部分斜拉桥的修建积累了丰富经验； 大跨铁路预应力混凝土部分斜拉桥主梁竖向刚度控制研究结论-斜拉索承担荷载率为今后同类桥梁的设计具有较好的参考价值； 斜拉索-主梁锚固块采用横梁与横隔板相结合方式，改善了锚固区整体受力性能，丰富了部分斜拉桥设计手段； 主墩承台底至10年一遇洪水位高度约19m，成功利用拉森钢板桩围堰解决了深水基础施工难题； 该结构的采用，可以方便地适应各种轨道结构，噪音问题和结构有效高度问题得到明显改善，结构的刚度也较钢桁梁明显增强，有效降低了后期养护维修工作量和工程造价； 结合我院设计的多座公路部分斜拉桥工程实践，对铁路PC部分斜拉桥的设计参数、构造处理以及结构体系等方面进行系统的研究和总结，为以后PC部分斜拉桥在高速铁路、普速铁路、城际铁路、轨道交通等领域推广应用奠定了技术基础。,17,四、黄韩侯铁路芝水沟特大桥,工程概况 芝水沟特大桥主要跨芝水沟深沟，主沟宽长，呈“U”形，小里程侧地形起伏较大，大里程侧地形较为平缓。 桥下控制条件较多，主沟、支沟沟心弯曲，乡村道路密集，村庄密布。主沟DK79+321DK80+235（长度914m）范围内，最大桥高89m，平均桥高55m以上。,18,四、黄韩侯铁路芝水沟特大桥,工程概况 综合经济技术比选，本桥采用大跨简支箱梁的桥式方案。全桥孔跨布置为2（1-48m+1-64m+1-48m+ 18-64m预应力混凝土简支箱梁）+(6-32m+1-24m简支T梁)，桥全长1600.09m，桥高84m。其中19孔64m和2孔48m简支箱梁按节段预制干接拼装设计。,19,节段预制,四、黄韩侯铁路芝水沟特大桥,20,四、黄韩侯铁路芝水沟特大桥,存梁,21,四、黄韩侯铁路芝水沟特大桥,梁体拼装,22,四、黄韩侯铁路芝水沟特大桥,梁体拼装,23,四、黄韩侯铁路芝水沟特大桥,拼装效果,24,四、黄韩侯铁路芝水沟特大桥,技术特点 本桥采用胶接缝节段拼装结构，与湿接缝节段拼装结构区别在于：节段拼装接缝处纵向普通钢筋不连续、混凝土不连续，接缝处依靠剪力键及预应力提供的摩擦力传递剪力，靠预应力产生的压应力传递弯矩。胶接缝拼装与湿接缝拼装相比，具有施工快捷、质量稳定、外观效果好、对环境影响小，梁体后期徐变上拱小，容易保证列车运行长期处于平顺状态等优点。 该技术在国外已趋于成熟，近年来，国内仅在公路及城市轨道交通行业得到应用，铁路处于严重滞后状态。本桥节段预制胶接拼装箱梁技术的实施，提升了桥梁施工质量，缩短了桥梁施工周期，推动了铁路桥梁技术进步，提高了铁路桥梁建造水平。,25,五、黄韩侯铁路纵目沟特大桥,工程概况 纵目沟特大桥跨越纵目沟主沟，主桥桥型方案的选择及孔跨布置受线路条件及主沟地形、地质条件控制。桥位处线路轨底至主沟心高达130m，主桥桥型方案首先考虑避免沟心设墩、一跨跨越主沟的大跨上承式拱桥和大跨连续刚构方案。从地形、地质条件来看，大跨上承式拱桥方案比较合理的跨度应在200m左右，但由于基岩岩面距轨底高达73m，拱肋矢跨比过大，且拱脚位于较厚的岩石风化层中，基础开挖量大，拱桥方案技术上不可行；大跨连续刚构方案受两岸高陡岸坡影响，比较合理的跨度应在260m左右，如此跨度的梁式圬工桥，体量巨大，抗震性能差，经济技术均不合理。 综上分析，主桥采用沟心设墩的高墩大跨桥型方案不可避免。经2136m T构部分斜拉桥方案和(78+2136+78)m连续刚构方案经济技术比选，采用(78+2136+78)m连续刚构方案。 全桥孔跨布置为23-32m简支T梁+(78+2136+78m)预应力混凝土连续刚构+9-32m简支T梁，桥全长837.12m，桥高130m，地震烈度为7度。,26,五、黄韩侯铁路纵目沟特大桥,技术特点 新型柱板式空心高墩继承了传统空心高墩结构整体性好的优点，又兼有多柱格构式桥墩抗震性能优越的特性，由于有横梁和薄壁板的联系作用，在正常使用阶段和多遇地震时，桥墩可提供较大的刚度，保证桥梁结构安全运营；一旦遭遇强烈地震，薄壁板开裂后，结构刚度迅速下降，周期延长，地震作用得到大幅度消减，从而保护主体结构免受损伤。,27,五、黄韩侯铁路纵目沟特大桥,技术特点 如果地震力过大，柱底区域也可形成塑性铰，从而确保基础安全，避免桥梁结构整体跨塌的恶性事故发生，从整体上提高了桥梁结构的抗震性能。,28,五、黄韩侯铁路纵目沟特大桥,技术特点 5#主墩采用新型柱板式空心高墩，墩高105m，为西北铁路第一高墩，国内首创。,29,六、兰新第二双线西宁跨兰西高速特大桥,工程概况 西宁跨兰西高速特大桥全长2708.07m，位于青海省西宁市，距新西宁站约2km，桥位处兰西高速公路与兰新第二双线夹角仅20度左右，同时受西宁站站坪高度和韵家口隧道埋深的限制，为满足高速公路桥下净空要求，需采用主跨160m以上且建筑高度较低的桥梁结构，经方案比选，主桥采用一联（80+168+80）m连续梁桁组合结构，为国内桥梁结构中首次采用。,30,六、兰新第二双线西宁跨兰西高速特大桥,主桥结构 采用一联（80+168+80）m连续梁桁组合结构。 该结构由主要承重结构预应力混凝土梁和加劲钢桁梁组合而成。,31,六、兰新第二双线西宁跨兰西高速特大桥,高等级铁路对轨道平顺性要求较高；由于无砟轨道的可调整量非常小，这就对桥梁的刚度及附加变形控制提出了更高的要求。对桥梁结构而言，比较突出的问题有两点：一是温度引起的附加变形和徐变变形的控制；二是尽可能保证刚度分布均匀。因此研究能够有效提高结构刚度、温度变形和徐变变形较小的新型组合结构显得十分必要。,32,六、兰新第二双线西宁跨兰西高速特大桥,技术特点 （80+168+80）m连续梁桁组合结构与梁式桥相比，结构整体刚度大幅提高，结构徐变变形明显减小，极大改善梁端转角；由于加劲桁为平弦结构，因此温度引起的附加变形明显减小；加劲钢桁梁对刚度较弱的部位进行加强，使整个桥梁结构的竖向刚度分布更加均匀；同时可有效降低建筑高度，在建筑高度控制的情况下可有效缩短桥长，降低工程造价。在高速铁路需多跨且等跨跨越的河流及需大跨跨越且结构高度受限的环境中有较为明显的优势。,中铁第一勘察设计院集团有限公司,33,汇 报 完 毕,谢 谢！,