略论铁路拱桥的施工

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1概况

兰渝铁路于DK37+021处跨越巉柳高速公路,高速公路宽24郾5m,中央设有分隔带,线路与高速公路夹角36毅。桥址处线路曲线半径R=3500m,右侧20m处为既有陇海铁路跨线桥。桥址区域地震动峰值加速度0郾2g,动反应谱特征周期0郾45s。结合地形、地质等条件,同时考虑高速公路33郾5m的规划宽度要求,采用1孔96m下承式钢管混凝土拱桥跨越。桥梁立面布置所示。

2主要技术标准

3郾1主梁构造为满足列车高速运行时对桥梁刚度的要求,主梁采用桥面整体连续且具有较大竖向和横向刚度的箱梁,箱梁截面设计为单箱三室,跨中和支点处截面如所示。跨中梁高2郾6m,梁顶宽15郾26m,底宽12郾5m,梁端拱脚处10郾5m范围内梁顶加宽至15郾85m,梁底加宽至13郾95m;边腹板厚35cm,支点处加厚至180cm;中腹板厚30cm,支点处加厚至200cm。设计标准:客货共线玉级铁路，设计速度目标值:旅客列车200km/h,货物列车120km/h;正线数目:双线;轨道形式:有砟无缝线路;设计活载:中活载。

3结构设计

吊杆处隔墙厚35cm,隔墙开设1郾5m伊0郾9m的过人洞。箱梁顶设有2%的横坡,为减少箱梁内外温差,边、中腹板沿桥纵向每隔6郾0m左右设渍10cm通风孔2处。桥梁位于曲线上,梁体按直线平分中矢布后,96m下承式钢管混凝土拱桥的主梁与32m简支梁体之间在曲线外侧梁缝较大,为解决梁缝过宽问题,将96m下承式钢管混凝土拱桥的主梁梁端线浇筑为平行梁缝中心线,即主梁平面按梯形布设3郾2主梁预应力主梁纵、横向按全预应力结构设计,箱梁纵、横向预应力钢束均采用准15郾2mm高强度、低松弛钢绞线。纵向设15准15郾2mm预应力钢束,横向在吊杆隔墙和支点处端横梁内设3准15郾2mm、9准15郾2mm预应力钢束,拱座内竖向设准32mmPSB830预应力混凝土用螺纹钢筋。3郾3拱肋构造拱肋采用钢管混凝土结构,截面采用竖向抗弯刚度大且腹腔内不填筑混凝土的新型哑铃形截面。上部采用96m下承式钢管混凝土拱梁组合结构,全长99m,计算跨度96m。钢管混凝土拱圈采用受力均匀的抛物线拱,理论拱轴线方程为y=4fL2(L-x)x式中,f为矢矩;L为计算跨度。根据规范中1/3~1/7的合理矢跨比要求,矢跨比取1/5。横桥向设置两榀平行拱肋,拱肋中心距12郾15m。下部桥墩采用不等跨圆端墩,基础采用准1郾5m钻孔灌注桩。拱肋截面高取3郾2m,上、下弦钢管外径取110cm,壁厚取24mm,钢管内灌注C55微膨胀混凝土,上下弦钢管中心距为2郾1m。拱肋上下弦管之间采用厚度为24mm的缀板连接,缀板间距70cm,在拱脚处加宽至110cm,为保证缀板局部稳定,设置纵、竖向加劲肋。缀板间除拱脚面以外4郾52m范围及吊杆处纵向1郾5m范围灌注C55微膨胀混凝土外,其余均不灌注混凝土。拱肋截面3郾4横撑对于平行拱肋,大量的分析表明,其横撑布置对结构横向稳定的影响要大于其自身刚度的影响。拱顶横撑布置成与拱轴线铅直正交,在其他地方布置成与拱轴线相切,对提高横向稳定效果较好。因此,本桥在桥跨方向的两侧各设1道“K冶撑,中间设3道“一冶字撑。“一冶字撑和“K冶撑均为空钢管组成的桁式结构,分别由准800mm、准500mm、准400mm的钢管组成。3郾5吊杆为保证更换吊杆时不中断行车和单根吊杆断裂时桥梁的安全性,吊杆布置为纵向双吊杆,同一组吊杆纵向间距60cm。两榀拱肋共设26组吊杆,第一组吊杆距离支点12郾0m,其余各组吊杆中心距均为6郾0m。吊杆采用PE防护的61丝准7mm的平行钢丝束。为防止人为破坏,在距梁顶3m范围内,于吊杆PE护套外加设0郾8mm厚的不锈钢管予以防护。吊杆张拉端设在拱肋上端,下端与锚箱连接,锚箱钢板预埋在主梁内,锚箱拉板采用Q345qE钢板,尺寸为400mm伊30mm,锚固钢筋采用HRB400的准32mm钢筋(板孔准35mm)。吊杆大样及连接构造横断面如所示。3郾6拱脚拱肋伸入拱座,拱座内拱肋钢管设置剪力钉,并通过构造钢筋和预应力粗钢筋与主梁形成整体。拱肋截面在拱脚处由哑铃形截面变为1郾8m伊5郾1m的矩形截面。为提高拱座混凝土的抗拉能力,拱座和拱座下的部分主梁混凝土采用C55聚丙烯纤维混凝土。3郾7支座采用TQGZ型钢支座,支点处横向设置2个支座,支座间距12郾15m,支座吨位2750t。

作者：陈攀篝 单位：宁夏理工大学