铁路桥梁设计1.docx

1、铁路桥梁设计1设计说明一、概述为满足改建铁路胶济客运专线建立的需要，编制本设计图。二、设计根据一?新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定? 铁建立函2005285号。二?铁路桥涵设计根本标准? TB1002.1-2005。三?铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土构造设计标准? TB1002.3-2005。四?铁路桥涵混凝土和砌体构造设计标准?TB10002.4-2005。五?铁路混凝土构造耐久性设计暂行规定?铁建立2005157号。六?铁道路路设计标准?报批稿。七?铁路工程抗震设计标准? GBJ111报批稿。八?铁路架桥机架梁规程? TB1021399。九 铁道部工程设计鉴定中心?改建铁路胶济

2、客运专线工程初步设计审查意见?。三、适用范围一 设计速度：客车200km/h,货车120 km/h。二 线路情况：客货共线，双线正线标准线间距4.4m，曲线曲线半径R=2200m。三 轨底至梁顶高度：0.7m。四 施工方法：挂篮悬臂灌筑施工。五 地震烈度：根本地震烈度6度。六 桥式：本桥桥跨布置为75+120+75m预应力混凝土连续梁，全长271.7m含两侧梁端至边支座中心各0.85m。四、设计原那么及技术参数一设计荷载1. 恒载1构造自重：按?铁路桥涵设计根本标准?TB1002.1-2005采用，梁体3。2二期恒载：双线桥面二期恒载包括钢轨、扣件、垫板、枕木、道碴、防水层、保护层、电缆槽、挡

3、碴墙、人行道栏杆、接触网支架、人行道板等按有碴桥面考虑，二期恒载q198kN/m。3混凝土收缩、徐变影响：根据?铁路桥涵设计根本标准?TB1002.1-2005进展计算，环境条件按野外一般条件计算，相对湿度取70%。根据老化理论计算混凝土的收缩徐变，系数如下：徐变系数终极极值：2.0混凝土龄期6天。徐变增长速率：0.0055。收缩速度系数：0.00625。收缩终极系数：0.00016。4根底沉降：相邻墩台沉降差按25mm考虑，且荷载组合时按最不利情况进展组合。2. 活载1设计列车荷载： 中活载；设计加载时，标准活载计算图式可任意截取。2列车活载的动力系数应按以下公式计算式中41h2。其中，h为

4、轨底到梁顶道碴厚度；L为桥梁跨度，以米计。3曲线桥列车静活载产生的离心力：程度向外作用于轨顶以上2.0m处。离心力的大小等于中活载乘以离心力率C。C按下式计算： ， 式中：V设计速度km/h； R曲线半径m； L桥上曲线部分荷载长度m；f荷载折减系数。当L120km/h时，f=1.0。曲线上的桥梁还应考虑没有离心力时列车活载作用的情况。4横向摇摆力：列车横向摇摆力为活载主力，取100 kN，作为一个集中活载作用于桥梁构造最不利位置，其用点在垂直线路中线的钢轨顶面。对于双线桥梁，只计算任一线上的横向摇摆力。3. 附加力1风力：桥上有车时设计风压强度为1250Pa，桥上无车时设计风压强度为2200

5、Pa。2温度荷载：施工合拢温度按照515考虑，梁体按均匀升温25、降温25计算，非线性温度变化，按顶板升温5考虑。横向计算日照温差及寒流温差采用如以下图示：3制动力或牵引力的计算按?铁路桥涵设计根本标准?规定办理。即桥上列车制动力或牵引力应按列车竖向静活载的10%计算。但当与离心力或列车竖向动力作用同时计算时，制动力或牵引力应按列车竖向静活载的7%计算。双线桥采用一线的制动力或牵引力。制动力或牵引力由固定墩承受。4. 特殊荷载1地震力：按?铁路工程抗震设计标准?GBJ111-87的规定计算。2长钢轨纵向程度力:按?新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定?办理。3列车脱轨荷载：按?铁路桥涵设计根本标准

6、?TB1002.1-2005办理。4施工荷载：施工挂篮和模板总重120t，挂篮前支点间隔 梁端0.5m。合拢吊架、模板重量按2x300KN每悬臂端各300KN考虑，机具、人群等临时施工荷载按2.5kN/m计算。当采用的施工荷载大于本设计荷载时，应按实际荷载重新进展检算。二主要设计指标1. 梁体变形限值1梁体竖向挠度：梁体的竖向挠度的计算采用“中活载乘以动力系数，双线桥双线加载。梁体竖向挠度值不大于梁体计算跨度的1/900。2在中活载乘以动力系数作用下，梁端竖向折角不应大于2。3在列车横向摇摆力、离心力、风力和温度力的作用下，梁体的程度挠度应不大于梁体计算跨度的1/4000。4在中活载乘以动力系

7、数作用下，一个轨距宽度内3.0m梁长的扭曲变形应满足：t3.0mm。5轨道铺设后，有碴桥面梁的徐变上拱值不宜大于20mm。 2. 设计平安系数及各阶段应力指标 按照?铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土构造设计标准?规定执行。梁体设计平安系数及各阶段应力指标见表一。设计平安系数及各阶段应力指标 表一顺号工程检算条件控制条件1设计平安系数强度平安系数运营荷载下主力K运营荷载下主+附K安装荷载下K2抗裂平安系数运营荷载下Kf安装荷载下Kf3预应力钢绞线应力MPa预加应力时的锚下钢绞线控制应力con4传力锚固时钢绞线控制应力p5运营荷载下钢绞线应力p6疲劳荷载作用下钢绞线应力幅p1407钢筋应力MPa疲

8、劳荷载作用下带肋钢筋应力幅s1508混凝土应力(Mpa)混凝土应力(Mpa)传力锚固时混凝土压应力c0.75fc9传力锚固时混凝土拉应力ct0.70fct10运营荷载下混凝土压应力c11运营荷载下混凝土拉应力ct012运营荷载下混凝土最大剪应力c13运营荷载下混凝土主拉应力tp14抗裂荷载下混凝土主压应力cp15抗裂荷载下混凝土主拉应力tpfct注：1.fpk为钢绞线之抗拉强度标准值；fc、fct分别为预加应力时混凝土轴心抗压、抗拉极限强度；fc、fct分别为混凝土轴心抗压、抗拉极限强度。2.对于制造工艺不符合工厂制造条件的构造,表中所列主力及主力加附加力作用下的各项强度平安系数均应增大10%

9、。三线形控制1. 梁体由于列车动活载所引起的竖向挠度值：边跨18.2mm向下，为计算跨度的1/4120；中跨50.0mm向下，为计算跨度的1/2400，均小于L/900，满足标准要求。-2，满足标准要求。3. 预拱度按恒载+1/2活载挠度值反向设置，见胶济客专济枢桥通-01-025图，恒载作用下最大挠度值：边跨19.9mm向上；中跨26.9mm向下。实际施工中立摸高程应根据详细情况，充分考虑施工荷载、预应力、温度、收缩徐变的影响以及预计二期恒载上桥时间确定。4. 梁体由于列车横向摇摆力、离心力、风力和温度力引起的程度挠度值：边跨2.7mm，为计算跨度的1/27778；中跨11.5mm，为计算跨

10、度的1/10435，均小于L/4000，满足标准要求。5. 按成桥后60天上二期恒载计算徐变上拱值为：边跨4.9mm向上，中跨1.4mm向上，均小于20mm，满足标准要求。五、主要构造形式1计算跨度为75+120+75m，边支座中心线至梁端0.85m，梁全长271.7m。梁高沿纵向按二次抛物线变化，中支点梁高9.5m高跨比1/12.6，边支点及跨中梁高5.5m高跨比1/21.8， 中跨跨中直线段长10m，边跨直线段长20.85m。2采用整体桥面形式，桥面板上设置高挡碴墙、人行道板、混凝土栏杆或声屏障，电缆槽设于人行道板下。线路中心距人行道栏杆内侧不小于3.25m。连续梁边跨跨中设置普通电化立柱

11、一个；中跨距墩中心40m处各设置普通电化立柱一个，电化立柱间隔 线路中心线间隔 应不小于2.9m，根底处桥面板需部分加厚。桥面布置见胶济客专济枢桥通-01-007图。3截面采用单箱单室直腹板形式，顶板厚度除梁端附近外均为45cm，腹板厚60100cm，按折线变化，底板由跨中的40cm按二次抛物线变化至根部120cm。顶板宽度为11.8m，底板宽度6.8m。箱梁两侧腹板与顶底板相交处均采用圆弧倒角过渡。箱梁悬臂板下设置通长的滴水槽。支座处及中跨跨中共设置5个横隔板。横隔板厚度：边支座处1.75m，中支座处3.2m，中跨跨中0.6m。横隔板及梁端底板设有孔洞，供检查人员通过。4全桥共分67个梁段，

12、中支点0号梁段长度13m，一般梁段长度分成3.0m、3.5m、4.0m,合拢段长2.0m，边跨现浇直线段长14.85m，最大悬臂浇筑块重2143KN。5本桥位于半径为2200米的平曲线上。图纸中梁体沿横截面中心线对称布置，相应的梁体轮廓尺寸均为沿梁体中心线的展开尺寸。施工时按实际线型施工放样。梁体轮廓、普通钢筋、预应力钢束及管道等均以梁体中心线为对称线沿径向根据曲率进展相应调整，支座、桥墩亦按径向布置。六、建筑材料一、混凝土：4 Mpa，封端采用C55无收缩混凝土，封锚后用防水涂料进展防水处理。管道压浆所用水泥浆强度等级不低于M50。挡碴墙、人行道栏杆底座及电缆槽竖墙采用C40混凝土；人行道栏

13、杆采用C30钢筋混凝土。二、预应力体系：1. 纵向预应力钢筋采用抗拉强度标准值为1860MPa的高强低松弛钢绞线，公称直径15.2mm，其技术条件应符合GB/T5224-2003标准。管道形成采用塑料波纹管。锚具采用夹片式锚具。纵向预应力束T0T4采用19-j15.2钢绞线，T5T18采用15-j15.2钢绞线；腹板钢束F1F11采用19-j15.2钢绞线，W1W6采用19-j15.2钢绞线；底板预应力钢束B0B8、D0D6采用12-j15.2；梁端锚固钢束采用单端张拉，其余钢束均采用双端张拉。锚下控制张拉应力：Fi、Ti、Wi束为1260MPa，Di、Bi束为1320MPa。2. 横向预应力

14、钢筋采用抗拉强度标准值为1860MPa的高强低松弛钢绞线，公称直径15.2mm、公称截面积139mm2、Ep105 MPa，其技术条件应符合GB/T5224-2003标准。管道形成采用内径70x19mm扁形塑料波纹管。锚固体系采用夹片式扁形锚具。横向预应力束采用4j 15.2钢绞线，BM15-4、BM15P-4型锚具，一端张拉，张拉端在箱梁两侧交织设置，张拉控制应力为：顶板横向束1395Mpa，横隔板处横向束1302Mpa。顶板横向预应力束纵向布置间距50cm。3. 竖向预应力钢筋采用25mm预应力砼用螺纹钢筋，型号PSB830,抗拉强度标准值fpk=830MPa，Ep105 MPa，产品应符

15、合GB1499标准。管道形成采用内径35mm铁皮管。锚固体系采用精轧螺纹锚具。竖向预应力筋在梁顶张拉，张拉控制应力747MPa。纵向按5075100cm间距设置，每条腹板均布置两根。三普通钢筋：采用HRB335钢筋和Q235钢筋。四防水层和保护层：采用TQF-I型防水层及C40钢纤维混凝土保护层。五支座：采用QZ系列球形支座。每个支点设两个支座，中支座为60000KN级，端支座为12500KN级，一联设置一个固定支座。设置支座处梁体部分加宽，中支点处两侧各加90cm，端支点处两侧各加40cm。中支点支座中心距5.8m，端支点支座中心距6.2m，端支座中心距梁端85cm。支座布置见相关设计图。六

16、桥面泄水管及管盖：采用PVC管材及管件，铸铁篦子。七、构造及其它一挡碴墙的设置：本设计挡碴墙在梁体合拢后进展现场灌筑，梁体施工时，应预埋挡碴墙钢筋，以确保挡碴墙与梁体的整体性，同时应每隔2m左右设10mm挡碴墙断缝。二通信槽和电缆槽：应注意接触网支柱设置处电缆槽的位置，保证通信槽和电缆槽有足够的空间。三人行道栏杆：人行道栏杆根底在梁体合拢后与挡碴墙一同现场灌筑，梁体施工时，应预埋栏杆根底钢筋。人行道栏杆与桥面连接采用装配式，连接方式见相关设计图。四通风孔的设置：在构造两侧腹板上设置直径100mm的通风孔，纵向间距2m左右，上下两层间距23m，上层通风孔间隔 悬臂板根部0.3m左右。假设通风孔与

17、预应力钢筋相碰，应适当挪动通风孔位置，并保证预应力钢筋的净保护层大于一倍预应力管道直径，并在通风孔处增设直径140mm的螺旋钢筋环，数量记入梁部工程数量表。五泄水孔的设置：在各横隔板两侧底板上及底板通长齿块尾部设置直径100mm的泄水孔，并在泄水孔处增设直径140mm的螺旋钢筋环，数量记入梁部工程数量表。施工时，应在底板外表根据泄水孔位置设置一定的汇水坡，防止箱内积水。六桥上排水系统：本设计采用两侧排水，梁顶及人行道保护层设置2的横向流水坡，于挡碴墙内侧设置内径150mm泄水孔，并在泄水孔处增设直径180mm的螺旋钢筋环，数量记入梁部工程数量表。挡碴墙与人行道顶部相接处顺流水坡设横向排水孔。当

18、桥下有立交时，路面范围内泄水孔取消，相邻近的泄水孔孔径适当加大，桥墩处应设置泄水管引流至地面。七梁端及纵向连续构造：位于直线上时，梁端线应与箱梁构造中心线垂直；位于曲线上时，梁端线应与边墩中心线平行。设计时应根据实际桥梁布置情况确定梁缝全宽以及采用的铁盖板形式。八综合接地措施：根据通信、信号、电力等专业要求，在梁体预埋接地钢筋，并在桥面板及梁底预留连接螺母。九防震落梁措施：为保证梁部构造在地震力等特殊荷载下的平安性，下部构造设计中，应根据地震烈度在梁与墩之间设置防震落梁措施。十支座更换：更换支座时，需要在每个支座前后对应箱梁腹板处设置两个千斤顶，中支点处总起顶力为88470kN，端支点处总起顶

19、力为12385kN。十一墩梁临时固结措施：各中墩临时锚固措施，应能承受中支点处最大不平衡弯矩，其材料及构造由施工单位设计确定。八、梁部计算一梁部纵向计算： 计算荷载包括恒载、活载、支座不均匀沉降、温度变化、预应力、根底不均匀沉降、体系转换的影响及混凝土收缩、徐变等。1. 全梁弯矩包络图(不含预应力一次力；单位：KN-m)：2. 全梁应力包络图(单位：MPa)：3. 构造检算结果：1正截面强度计算表截 面主力作用下强度系数主+附作用下强度系数中支点截面端支点截面边跨跨中截面1/4边跨截面中跨跨中截面1/4中跨截面2正截面抗裂一览表截面抗裂系数中支点截面端支点截面边跨跨中截面1/4边跨截面中跨跨中

20、截面1/4中跨截面3斜截面抗裂计算根据计算，考虑对竖向预应力螺纹钢筋的折减，主拉应力最大值为-1.85Mpa，主压应力最大值为14.5MPa,满足标准要求。4全梁支点竖向反力表KN阶 段荷载边 墩中 墩最大悬臂状态kN- - - - -65852成桥状态kN1238588470运营阶段主力组合kNmaxmin主+附组合kNmaxmin111725支座预偏量和梁端补偿由于砼收缩、徐变，温度变化及合拢后张拉钢束所引起的程度位移，在各活动支座处设纵向程度预偏值予以补偿。下表中的预偏量是按合拢温度为10计算，施工时应按实际合拢温度进展调整。二梁部横向计算： 1. 横向分析时的活载用特种轮重均布于顶板顶

21、面，轮重分布宽度纵向取1.5m。2. 冲击系数： 上式中 L：两腹板净距加顶板厚，悬臂板为悬臂长度。3. 裂缝宽度检算按：按?桥规?TB10002.3-2005第5.2.8条检算。4. 混凝土收缩和徐变的影响力：由程序自动计入。5. 温度应力按顶底板温差5的非线性温度变化考虑。九、施工方法及考前须知一主梁采用挂篮对称悬臂施工，其主要施工步骤如下：1. 在墩身施工完毕后，安装墩旁支架并对其预压重。预压重量为120梁重。2. 安装0号节段施工模板，进展混凝土施工。待混凝土实际强度到达设计强度的90及不少于5天龄期后，进展预应力钢束筋的张拉及孔道压浆。3. 0号节段施工完成后，进展施工挂篮和机具设备

22、的安装，向两侧按对称顺序进展各节段的悬臂浇筑施工及钢束筋张拉和孔道压浆施工。4. 安装合拢吊架及支撑，施工合拢段。5. 主桥合拢顺序：先边跨合拢，再中跨合拢。二墩梁临时固结措施：各中墩临时锚固措施，应能承受中支点处最大不平衡弯矩120000kN.m，其材料及构造由施工单位自行设计确定。墩旁施工临时支撑应有足够的强度、刚度和稳定性。三混凝土施工1. 支架应具有足够刚度和强度，并采用预压重预压重量不小于主梁自重的120%或其它有效方法，消除支架的非弹性变形，克制支架变形产生不利影响。支架在主梁底模支承位置应加设滑板或其它有效措施，以确保主梁预应力施加时在支架上可以纵向自由变形。2. 各节段应尽量一

23、次浇筑完成，浇筑方式应认真研究确定，为防止混凝土开裂和棱边碰损，应待混凝土强度到达施工标准的有关要求时方可拆模。当混凝土自流高度大于2m时，必须采用溜槽或导管输送混凝土。3. 混凝土颜色应全桥保持一致，外露部分宜尽可能采用同一厂家同一品种的水泥，模板应采取措施确保外表光滑平整。4. 混凝土施工前必须做配合比试验，综合考虑施工工序、工期安排、环境影响等因素，通过试验，保证混凝土强度指标。5. 各部分应严格控制截面尺寸，施工误差应限制在施工标准容许的偏向范围之内。要重视施工观测和施工控制，做好各施工阶段的控制分析和调整。6. 分节段施工时，新旧混凝土接缝外表必须凿毛、清洗，以保证新旧混凝土结合良好

24、。混凝土养护要求保温、保湿、防晒养护不少于5天，尽量减少收缩、温差的影响，以确保砼的施工质量。7. 主桥箱梁0号块属大体积混凝土应采取有效措施，降低水化热的危害，确保混凝土质量。8. 箱梁顶面的高程误差应不大于1cm，平整度应不大于1cm。箱梁顶面严禁被油污、浮浆污染。9. 在浇筑混凝土前，必须埋入所有的预埋构件，不得遗漏。四本梁为三向预应力体系，钢筋、管道密集，如发生冲突，允许进展部分调整。调整原那么是先普通钢筋，后精轧螺纹钢筋，然后是横向预应力钢筋，应保证纵向预应力钢束管道位置准确不动。横向预应力钢筋张拉槽处的梁体钢筋可切割。同时应注意加强捣固，不得存在空洞或漏捣。五为确保预应力质量，要求

25、对定位钢筋、管道成形严格控制，详细要求如下： 1. 管道安装前检查管道质量及两端截面形状，遇到有可能漏浆部分应割除、整形和除去两端毛刺后使用。2. 钢束管道位置用定位钢筋固定，定位钢筋结实焊接在钢筋骨架上。孔道定位必须准确可靠，严禁波纹管上浮。定位钢筋间距不大于0.6m，曲线段应加密至不大于0.3m，定位后管道轴线偏向不大于5mm。切忌振捣棒碰穿孔道。3. 应保证锚垫板及喇叭管尺寸正确，喇叭管中心线应与锚垫板严格垂直，喇叭管和波纹管的衔接要平顺，连接处应用胶带或冷缩塑料密封不得漏浆，并杜绝堵孔道。六压浆管道设置：对腹板束、顶板束在1号段管道中部设置三通管，中跨底板在合拢段横隔板附近管道设置三通

26、管，边跨底板束在距边支座约10m附近管道设三通管，钢束长超过60m的按相距20m左右增设一个三通管，以利于排气，保证压浆质量。七普通钢筋施工1. 凡因工作需要而断开的钢筋当再次连接时，必须进展焊接，并应符合?铁路桥涵施工标准?TB10203-2002的有关规定。因设置张拉锚槽被截断的钢筋，应在预应力束筋施工完成后等强恢复。2. 梁体钢筋应整体绑扎，先进展底板及腹板钢筋的绑扎，然后进展顶板钢筋绑扎，当钢筋和预应力管道或其他主要构件在空间上发生干扰时，可适当移普通钢筋的位置，以保证钢束管道或其他主要构件位置的准确。梁体钢筋最小净保护层厚度均为35mm，绑扎铁丝的尾段不应伸入保护层内。钢束锚固处的普

27、通钢筋如影响预应力施工时，可适当弯折，预应力施工完毕后应及时恢复原位。施工中如发生钢筋空间位置冲突，可适当调整其布置，但应确保钢筋的净保护层厚度。八预应力钢筋施工：1. 所有预应力钢材不许焊接。2. 钢绞线应用圆盘切割机切割，不允许用电、汽切割。钢绞线、精轧螺纹钢、锚具应防止生锈及部分损伤，以免脆性破坏。3. 预应力钢束及精轧螺纹钢筋在使用前必须做张拉、锚固试验，以保证预施应力准确。4. 张拉钢束在梁体混凝土强度到达设计值的90前方可进展，且必须保证张拉时混凝土龄期不小于5天。5. 预应力束筋张拉顺序严格按照施工图要求顺序进展张拉，预应力钢束采用两端张拉时，两端应保持对称张拉，并保持同步，先腹

28、板束，后顶板束，由外到内左右对称进展。每个梁段钢筋张拉顺序：先梁段纵向预应力钢束，后顶板横向预应力钢束，最后腹板竖向预应力钢筋，并及时压浆。预施应力采用双控，以张拉力控制为主，以预应力钢筋伸长量作为校核。6. 预应力钢绞线一次张拉完成。7. 精轧螺纹钢筋施工中采用二次张拉工艺，锚固时锚具回缩量不得大于1毫米，确保竖向预应力筋的永存应力满足设计要求。管道压浆，一般在螺纹钢筋端部进展，对于长钢筋，施工时可在适当位置增设辅助压浆三通管，详细位置由施工单位自定。8. 预应力张拉完后，应尽快压浆封锚。且必须采取可靠措施，以确保预应力管道压浆密实。压浆采用强度不低于M50水泥浆。封锚采用钢筋混凝土包封，其

29、钢筋网810cm应与构造可靠连接，图中未示，施工时要特别注意。九预应力管道压浆：1张拉完成后，应在12天内进展管道压浆，管道压浆应采用真空压浆技术。压浆嘴和排气孔的位置可根据施工实际需要调整设置，压浆前应用压缩空气去除管道内杂质，排除积水，从最低压浆孔压入，压浆应饱满密实。2为保证梁体的耐久性，压浆材料宜采用铁道部鉴定通过的高性能无收缩防腐灌浆剂。砂浆可掺入适量减水剂、铝粉或微膨胀剂，但不得掺入各种氯盐。3水泥浆搅拌完毕至压入管道的时间间隔不应超过40min。十梁体混凝土浇筑及预应力管道压浆应防止冬季施工，否那么必须采取蒸汽养生等可靠的保温措施保证施工质量。十一施工线形控制：1本图提供的挠度值为设计理论值，为确保主桥施工线形符合设计要求，需对各施工过程前后的梁面高程进展量测、记录，再根据记录总结出实际线形变化规律，研究调整措施，及时作出调整修正。2本图提供的挠度值为恒载构造自重、预应力和混凝土收缩、徐变和活载产生的挠度，未考虑临时施工荷载、墩台变形、变位、及温度变化产生的挠度。十二合拢段施工1. 合拢段临时刚接构造按本图进展或由施工单位设计。施工单位应拟定详细的合拢段施工组织方案，报监理单位审批。2合拢段混凝土浇筑应在515、且在一天中最低气温时进展，使混凝土浇筑后温度开场缓慢上升。3合拢段混凝土浇筑应后，加强混凝土的养护工作。应防止合拢段出现因