midas高速铁路施工控制方案毕业设计(3)

2019-04-22 21:12

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同类桥梁的设计理论和施工工艺积累经验,其成果可作为桥梁运营前初始状态的永久技术档案,是今后桥梁健康状态评估的重要依据。

该项目施工监控、监测工作的目标是:

1.施工过程中和竣工后结构内力状况满足设计要求; 2.成桥的线型逼近设计状态;

3.精度控制和误差调整的措施不对施工工期产生实质性的不利影响。

1.2施工控制的定义

桥梁施工控制就是对桥梁施工过程中结构的受力、变形及稳定性进行监控,使施工中的结构状态处于最优状态,保证施工过程安全和成桥状态(包括内力和线形状态)符合设计、规范要求。

桥梁施工控制的任务就是通过对桥梁施工过程实施控制,确保在施工过程中桥梁结构的内力和变形始终处于容许的安全范围内,确保成桥状态(包括成桥线形与成桥结构内力)符合设计要求。

1.3施工控制的必要性

桥梁结构理想的几何线形与合理的内力状态不仅与设计有关,而且还依赖于科学合理的施工方法。如何通过施工浇筑过程的控制以及主梁高程调整来获得预先设计的应力状态和几何线型,是大跨桥梁施工中非常关键的问题。

尽管在设计时已经考虑了施工中可能出现的情况,但是由于施工中出现的诸多因素事先难以精确估计,而且在实际施工过程中由于施工误差,会使实际结构与原设计不符。所以在施工中对桥梁结构进行实时监测,并根据监测结果对施工过程中的控制参数进行相应调整是十分重要的。已建成的桥梁中就出现过施工控制不好,造成桥梁内力分配不合理、主梁线形不和顺的情况,影响了桥梁的正常使用。通过施工控制,施工工艺参数更具合理性,各节段立模标高的确定更加精确,保证了桥梁线形和结构内力符合设计要求,施工控制可以掌握实际结构的真实应力状态,为桥梁的运营和养护提供基本资料。桥梁施工控制就是桥梁建设的安全系统,为确保桥梁施工安全,对施工过程进行监测控制是必不可少的。

1.4施工控制的目标

桥梁施工控制的目标就是确保施工中结构的安全和确保结构形成后的外形和内力状态符合设计要求。

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桥梁施工控制是确保桥梁施工宏观质量的关键,衡量一座桥梁的施工质量标准就是成桥状态的线型以及受力情况是否满足规范要求。在施工过程中,每一阶段结构的变形目标值和内力是可以预计的,各个施工阶段的变形和实际应力是可以监测到的,这样就可以较全面地跟踪施工进程和掌握发展情况。当施工中监测的实际值与计算的设计值比较接近时,可以按照工期正常施工;当施工中监测的实际值与计算的设计值相差过大时,应立即停止施工,检查分析原因,采取必要的措施保证重新测值在要求范围内。

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第二章 结构设计

2.1 工程概况及设计基本资料

2.1.1 概况

本设计从提高结构使用寿命出发,从结构参数的选取、原材料的选择及施工工艺等方面考虑了结构耐久性的要求。结构类型为无碴轨道(32+48+32)m预应力混凝土双线连续梁,挂篮悬臂浇筑施工。

2.1.2 采用规范

(一)《京沪高速铁路设计暂行规定》(铁建设[2004]157号)。 (二)《铁路桥涵设计规范》(TB10002.1 TB10002.5-2005)。 (三)《铁路工程抗震设计规范》(报批稿)。

(四)《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(铁建设[2005]157号)。

2.1.3 适用范围

(一)线路情况:双线正线,直、曲线,最小曲线半径1600m,线间距4.6~5.0m。 (二)环境:一般大气条件下无防护措施的地面结构,环境类别为碳化锈蚀环境T1、T2级。

2.2 桥梁总体位置及结构主要尺寸的拟定

2.2.1孔跨总体布置

连续梁由若干梁跨(通常为3~8跨)组成一联,每联两端留出伸缩缝并设置伸缩装置,整座桥梁可由一联或多联组成。每联跨数的增加对结构受力和行车有利,但会增加桥梁设计和施工的难度,也对伸缩装置提出了更高的要求。本设计采用3跨一联预应力混凝土变截面连续梁结构,全长为113.5m。根据桥下通航净空要求,主跨跨径定为48m。总体布置详见图2-1。

图2-1 桥梁立面布置图 (单位:m)

2.2.2 梁高的拟定

对梁高按某一规律变化的连续梁,习惯上称其为变截面连续梁。当桥跨增大时,

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在荷载作用下,连续梁桥的中间支点截面处将承受较大的负弯矩。从绝对值来看,支点负弯矩远大于跨中正弯矩。这样,采用变截面梁(支点处梁高增大,跨中处梁高减小,其间按曲线或拆线过渡)更能适应结构的内力分布规律。另一方面,大跨连续梁常采用悬臂法施工,而变截面梁成桥时的恒载受力状态又与其悬臂施工时的内力状态基本吻合。因此,大跨度预应力混凝土连续梁桥多采用变截面布置。

变截面梁的梁高变化规律可以是斜(直)线、圆弧线或二次抛物线。因二次抛物线的变化规律与连续梁的弯矩变化规律基本相近,故常用。在边跨端部的梁段,常采用直线布置。除梁高变化外,对箱形截面,还可将其底板、腹板和顶板做成变厚度,以适应梁内各截面的不同受力要求。

铁路桥梁宜取较大的比值,支点截面可取1/16~1/12,支点截面与跨中截面高度之比在1.5~2.0。

综上因素,本设计中支点处梁高4.05m,跨中8.4m直线段及边跨12.95m直线段梁高为3.05m,梁底下缘按二次抛物线变化,边支座中心线至梁端0.75m

2.2.3 横截面布置

预应力混凝土连续梁桥可选用的横截面形式较多,一般应依据桥梁的跨度、宽度、梁高、支承体系、施工方法等确定。

箱形截面(box section)具有良好的抗弯和抗扭性能,是预应力混凝土连续梁桥的主要截面形式。箱形截面习惯上用箱数和室数来进行划分。一个“单箱”指的是由顶板、底板和两侧腹板组成的闭合框架;若在单箱中增设一腹板,就把单箱分割成两个“单室”。常见的箱形截面形式有单箱单室、单箱双室和单箱多室。除此之外,还有双箱单室、双箱双室、多箱单室、多箱多室等形式。每一类截面形式都大致有其梁高和桥宽的适当取值范围。一般而言,箱数和室数越多,就可适应越宽的桥面。本设计为双线铁路桥,桥面宽为13.4m,适用单箱单室的箱形截面。

(1)底板厚度

箱形截面的顶板和底板是结构提供抗弯能力的主要部位。当采用悬臂施工方法时,梁底板(特别是靠近桥墩处)将承受很大的压应力。为适应受压要求,底板设计成变厚度。根部厚,通常取墩顶梁高的1/12~1/10;跨中薄,其尺寸受跨中布置的预应力钢筋和普通钢筋的控制,一般在0.2~0.3m。

(2)顶板厚度

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箱梁顶板由于受车辆荷载的直接作用,其厚度的取值要考虑两个因素:一是要满足桥面板横向抗弯的要求,二是要满足纵向力筋布置的要求。一般,当两腹板间距增大时,顶板厚度也要相应增大,一般不小于跨径的1/30。

(3)腹板厚度

箱梁腹板主要承受结构的弯曲剪应力以及扭转剪应力引起的主拉应力。对大跨度连续梁,腹板厚度一般在跨中较薄,在支点处较宽(以承受梁部支点处圈套的剪力)。除满足抗剪要求外,腹板的最小厚度还应考虑钢束管道布置(包括锚固尺寸)以及混凝土浇筑的要求。

(4)梗腋,锯齿块

在箱梁腹板与顶、底板结合处需要设置梗腋(或称承托,倒角)。梗腋布置的方式不一,视具体情况确定。梗腋的作用在于:提高截面的抗扭和抗弯刚度,减小扭转剪应力和畸变应力;使力线缓和过渡,减少次应力;提供一定空间来布置预应力钢筋;减少顶、底板的横向宽度以便适当减薄顶、底板厚度。

为方便纵向预应力张拉锚固,还需要在顶、底板设置用于将预应力钢筋引出梁体的混凝土锯齿块。锯齿块的设置依预应力钢筋的布置而定。

(5)横隔板

考虑到箱形截面的抗弯和搞扭刚度较大,除在各支点处设置横隔板外,没必要设置中间横隔板。目前的趋势是少设或不设中间横隔板,以减少其施工的麻烦。

为便于箱内施工和检查工作,需要在横隔板上开孔。因此,多数情况下横隔板不是一块实心板,而是与箱梁四壁连为一体的横向框架。横隔板的厚度一般按工程经验取值。

2.2.4 施工方法

本设计采用悬臂浇筑法,指梁部施工从桥中间墩处开始,按对称方式逐步接长,悬出梁段直至合龙的施工方法。采用挂篮等设备,在桥位处就地浇筑混凝土,待混凝土达到一定强度后,张拉力筋,前移挂篮,继续下一梁段的施工。采用悬臂施工法时需对梁体进行分段,每节段的长短与挂篮或吊机的承载能力有关,一般为2~5m。

(1)悬臂施工的程序

采用悬臂方法施工预应力混凝土连续梁桥的基本程序有两步:一是形成T构(指墩梁临时固结组成的结构立面形状);二是各T构及边跨端部梁段之间的合龙。不过,


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