時(shí)速km城際鐵路跨.m簡(jiǎn)支箱梁試驗(yàn)研究

1、橋時(shí)速250km城際鐵路跨度315m簡(jiǎn)支箱梁試驗(yàn)研侯建軍(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司橋梁工程設(shè)計(jì)研究院，北京100055)摘要：介紹時(shí)速250km城際鐵路單箱單室整孔籀粱的設(shè)計(jì)及其試驗(yàn)研究情況。特別在箱梁試驗(yàn)研究過(guò)程中。針對(duì)箱梁運(yùn)營(yíng)工況和施工架設(shè)工況的分析。開(kāi)展了箱粱垮中彎曲靜載試驗(yàn)和梁端受力性能試驗(yàn)研究，試驗(yàn)過(guò)程中充分考慮了箱梁剪力滯的影響。確定了箱粱加裁試驗(yàn)的剪力滯系數(shù)和撓度修正系數(shù)等試驗(yàn)參數(shù)，通過(guò)空間模型理論計(jì)算分析和實(shí)體試驗(yàn)梁

2、靜力測(cè)試結(jié)果的對(duì)比，驗(yàn)證了箱梁能夠滿(mǎn)足現(xiàn)行鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)變形和靜力使用性能的要求，為單箱單室城際鐵路箱梁推廣使用提供科學(xué)依據(jù)。關(guān)鍵詞：簡(jiǎn)支箱梁；設(shè)計(jì)；試驗(yàn)；剪力滯中圖分類(lèi)號(hào)：U238；U448213文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004—2954(2010)11—0047—041設(shè)計(jì)概述根據(jù)我國(guó)鐵路“十一五”路網(wǎng)規(guī)劃，大量城際鐵路建設(shè)已列入規(guī)劃，為滿(mǎn)足250km城際鐵路工程建設(shè)需要，開(kāi)展了城際鐵路簡(jiǎn)支箱梁設(shè)計(jì)，此系列設(shè)計(jì)是對(duì)我國(guó)鐵路已有通

3、用參考圖紙的補(bǔ)充和完善。單箱單室整孑L簡(jiǎn)支箱梁具有受力簡(jiǎn)單、明確、形式簡(jiǎn)潔、外形美觀、抗彎和抗扭剛度大，施工簡(jiǎn)潔，建成后的橋梁養(yǎng)護(hù)工作量及噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)和高速鐵路建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，城際鐵路簡(jiǎn)支箱梁的設(shè)計(jì)亦采用單箱單室截面形式。11橋面布置依據(jù)鐵道部建設(shè)司關(guān)于做好客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)橋面系優(yōu)化工作的要求和“客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)箱梁橋面系優(yōu)化專(zhuān)題論證會(huì)”專(zhuān)家意見(jiàn)，確定橋面設(shè)計(jì)寬度：擋砟墻內(nèi)側(cè)凈寬90In，橋上人行道欄桿內(nèi)側(cè)凈寬121m，橋梁寬收稿

4、日期：2010—08—26作者簡(jiǎn)介：侯建軍(1975一)，男，高級(jí)工程師，1998年畢業(yè)于長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院，工學(xué)學(xué)士。122m，橋梁建筑總寬1248m，橋面布置見(jiàn)圖1。300[。90020022001231102300—22002001350”線(xiàn)。犁集線(xiàn)o”肫犍旺一?！胄蹩蚷馴8”1卯，縣腫惻國(guó)—鬻彩!菇。。i。愛(ài)H鬯剮甲—卷、r，～。：蠹、]珊—■一jf!f一圈1橋面布置(單位：mm)12構(gòu)造形式箱梁設(shè)計(jì)采用等高度截面設(shè)計(jì)，截面中心梁高2

5、686m，橫橋向支座中心距44m。考慮城際鐵路橋梁大多連接大中型城市，因此在橋梁景觀上結(jié)合結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行比選，箱梁設(shè)計(jì)腹板采用1：35斜度，在結(jié)構(gòu)內(nèi)外側(cè)的腹板與頂板相交處采用R=1800mm大圓弧倒角過(guò)渡，使其線(xiàn)形順暢，具有較好的景觀效果。箱梁主要截面尺寸見(jiàn)圖2?；譏400。43004300。140040d111]12％塑2％2％一、眍矗習(xí)礦I』墼；竺!l!翌絲蘭型I1，2跨中截面l，2梁端截面圖2箱粱截面尺寸(單位：mmJ13主要設(shè)計(jì)指

6、標(biāo)由于城際鐵路運(yùn)行速度較高，箱梁在設(shè)計(jì)過(guò)程中除了保證橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗裂性能滿(mǎn)足安全的前提下，要求下部結(jié)構(gòu)具有較高的平順性，為保證線(xiàn)路的平順性。應(yīng)盡量減小徐變拱度。對(duì)于常用跨度315m簡(jiǎn)支箱梁，其主要設(shè)計(jì)指標(biāo)見(jiàn)表1。處減弱，所以支點(diǎn)處道床板受力更不利。參考文獻(xiàn)：[1]歐陽(yáng)輝來(lái)槽形粱設(shè)計(jì)、研究與體會(huì)[J]橋梁建設(shè)，2006(增刊2)：56—60[2]歐陽(yáng)輝來(lái)槽形粱三維實(shí)體有限元分析[J】鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。2009(1)：45—47[3]陸光聞連

7、續(xù)橋梁槽形梁空間作用分析[J]鐵道學(xué)報(bào)2000(5)：4l一46[4】王淼。顧萍預(yù)制現(xiàn)澆道床板的槽形梁研究[J】同濟(jì)大學(xué)學(xué)鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)RAILWAYSTANDARDDESIGN2010(11)報(bào)。2003(7)：808—512[5】夏禾，張楠300km／h高速鐵路Pc槽形梁動(dòng)力試驗(yàn)研究[J】工程力學(xué)。2003(12)：99—105[6]吳為愛(ài)32m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土槽形粱施工技術(shù)研究【J]鐵道工程學(xué)報(bào)，2004(6)：49—52[7]李麗

8、地鐵高架槽形梁足尺模型破壞試驗(yàn)與空間分析研究[J]中國(guó)鐵道科學(xué)2005(9)：31—3s[8】陳銘鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)槽形粱研究[J]鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2009(6)：39—4147集究熹剮夏研●矧矧』萬(wàn)方數(shù)據(jù)侯建軍一時(shí)速250km城際鐵路跨度315m簡(jiǎn)支箱梁試驗(yàn)研究圖8集中荷載作用下跨中截面下緣應(yīng)力圖示心線(xiàn)處產(chǎn)生拉應(yīng)力較小，同樣按照綜合剪力滯系數(shù)求取辦法，在底板寬度范圍等間距取21個(gè)應(yīng)力點(diǎn)作統(tǒng)計(jì)分析，求取底板在荷載作用下平均拉應(yīng)力為157

9、5MPa，則確定集中剪力滯系數(shù)為A：=1035。222撓度修正系數(shù)箱梁靜載彎曲試驗(yàn)集中力加載計(jì)算是按照箱梁跨中截面產(chǎn)生應(yīng)力等效的原則確定，箱梁撓度由于集中力加載和實(shí)際活載加載模式不同，兩者產(chǎn)生撓度將有差別，根據(jù)初等理論中結(jié)構(gòu)力學(xué)圖乘法分析，10點(diǎn)集中加載模擬實(shí)際活載產(chǎn)生的撓度修正值為10087；同時(shí)又考慮了活載作用下跨中截面撓度分布不均勻影響的修正值為10059。綜合考慮上述因素，跨度315m橋粢箱梁ZK活載作用下等效荷載加載撓度修正系

10、數(shù)叼取10087／10059=1002823試驗(yàn)過(guò)程分析231跨中彎曲靜載試驗(yàn)(1)加載荷載計(jì)算依據(jù)《預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路梁靜載彎曲試驗(yàn)方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的方法，計(jì)算各級(jí)荷載加載時(shí)要考慮剪力滯系數(shù)影響，計(jì)算公式如下Mk=K(肘d肘。JjIfh)At／A2AM。／A2一M：Al／a2一肘式中帆——各加載等級(jí)下的跨中彎矩；弘一加載等級(jí)；肘。帆、肘。——自重、二期恒載、活載對(duì)跨中產(chǎn)生的彎矩；jIf?！虞d設(shè)備對(duì)跨中產(chǎn)生的彎矩；AM?！赐瓿深A(yù)應(yīng)

11、力損失產(chǎn)生的補(bǔ)償彎矩。對(duì)于曲線(xiàn)、無(wú)聲屏障跨度315m簡(jiǎn)支箱梁，根據(jù)上述公式計(jì)算靜載彎曲試驗(yàn)各級(jí)荷載加載數(shù)值見(jiàn)表2。表2曲線(xiàn)、無(wú)聲屏障箱梁各級(jí)荷載加載數(shù)值(2)空間理論分析在各級(jí)荷載作用下，理論分析箱梁跨中截面底板產(chǎn)生最大拉應(yīng)力和豎向撓度：凈活載撓度為84mm；靜載試驗(yàn)加載至12倍荷載時(shí)，跨中截面下緣最大將產(chǎn)生11MPa拉應(yīng)力，小于混凝土抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，見(jiàn)圖9。圖912倍荷載作用下跨中截面應(yīng)力及撓度(3)試驗(yàn)測(cè)試跨中彎曲靜載試驗(yàn)中，為檢驗(yàn)梁

12、體承載能力，在跨中截面的底部沿梁體縱向3m范圍內(nèi)布置外貼振弦式應(yīng)變傳感器，測(cè)試各級(jí)荷載作用下跨中截面底板應(yīng)力狀況。同時(shí)在跨中、L／4截面和支點(diǎn)截面下緣布置10個(gè)撓度測(cè)點(diǎn)(百分表)，測(cè)試梁體在試驗(yàn)荷載作用下的變形。由試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果分析，試驗(yàn)荷載與跨中撓度基本保持線(xiàn)性關(guān)系(相關(guān)系數(shù)大于0999)，梁體處于彈性工作狀態(tài)，第1和第2加載循環(huán)跨中靜活載撓度分別為675mm和651mm，撓跨比分別為1／4667和1／4839，小于設(shè)計(jì)撓跨比1／369

13、1。跨中撓度實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖10。第2循環(huán)加載至12倍設(shè)計(jì)荷載時(shí)，分布于箱梁跨中下緣兩側(cè)3111范圍內(nèi)的30個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)應(yīng)變值與試驗(yàn)荷載基本保持線(xiàn)性關(guān)系(相關(guān)系數(shù)均大于0999)，未出現(xiàn)明顯增大或減小的情況，表明試驗(yàn)梁拉應(yīng)力最大區(qū)域仍處于彈性工作狀態(tài)?？缰邢戮墐蓚?cè)3m范圍內(nèi)應(yīng)變實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖11?？逯袚隙龋痬m跨中撓度／nun(a)第l加載循環(huán)D)第2jJl]載循環(huán)圈10試驗(yàn)梁跨中撓度實(shí)測(cè)結(jié)果鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)RAILWAYSTANDARDDE