時速km城際鐵路跨.m簡支箱梁試驗研究

1、橋時速250km城際鐵路跨度315m簡支箱梁試驗研侯建軍(中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司橋梁工程設(shè)計研究院，北京100055)摘要：介紹時速250km城際鐵路單箱單室整孔籀粱的設(shè)計及其試驗研究情況。特別在箱梁試驗研究過程中。針對箱梁運營工況和施工架設(shè)工況的分析。開展了箱粱垮中彎曲靜載試驗和梁端受力性能試驗研究，試驗過程中充分考慮了箱梁剪力滯的影響。確定了箱粱加裁試驗的剪力滯系數(shù)和撓度修正系數(shù)等試驗參數(shù)，通過空間模型理論計算分析和實體試驗梁

2、靜力測試結(jié)果的對比，驗證了箱梁能夠滿足現(xiàn)行鐵路設(shè)計規(guī)范對結(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：簡支箱梁；設(shè)計；試驗；剪力滯中圖分類號：U238；U448213文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1004—2954(2010)11—0047—041設(shè)計概述根據(jù)我國鐵路“十一五”路網(wǎng)規(guī)劃，大量城際鐵路建設(shè)已列入規(guī)劃，為滿足250km城際鐵路工程建設(shè)需要，開展了城際鐵路簡支箱梁設(shè)計，此系列設(shè)計是對我國鐵路已有通

3、用參考圖紙的補充和完善。單箱單室整孑L簡支箱梁具有受力簡單、明確、形式簡潔、外形美觀、抗彎和抗扭剛度大，施工簡潔，建成后的橋梁養(yǎng)護(hù)工作量及噪聲小等優(yōu)點，在我國客運專線和高速鐵路建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，城際鐵路簡支箱梁的設(shè)計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)于做好客運專線橋面系優(yōu)化工作的要求和“客運專線箱梁橋面系優(yōu)化專題論證會”專家意見，確定橋面設(shè)計寬度：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作者簡介：侯建軍(1975一)，男，高級工程師，1998年畢業(yè)于長沙鐵道學(xué)院，工學(xué)學(xué)士。122m，橋梁建筑總寬1248m，橋面布置見圖1。300[。90020022001231102300—22002001350”線。犁集線o”肫犍旺一剩‰絮客i馴8”1卯，縣腫惻國—鬻彩!菇。。i。愛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)計采用等高度截面設(shè)計，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大圓弧倒角過渡，使其線形順暢，具有較好的景觀效果。箱梁主要截面尺寸見圖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)計指

6、標(biāo)由于城際鐵路運行速度較高，箱梁在設(shè)計過程中除了保證橋梁結(jié)構(gòu)強度和抗裂性能滿足安全的前提下，要求下部結(jié)構(gòu)具有較高的平順性，為保證線路的平順性。應(yīng)盡量減小徐變拱度。對于常用跨度315m簡支箱梁，其主要設(shè)計指標(biāo)見表1。處減弱，所以支點處道床板受力更不利。參考文獻(xiàn)：[1]歐陽輝來槽形粱設(shè)計、研究與體會[J]橋梁建設(shè)，2006(增刊2)：56—60[2]歐陽輝來槽形粱三維實體有限元分析[J】鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。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RAILWAYSTANDARDDESIGN2010(11)報。2003(7)：808—512[5】夏禾，張楠300km／h高速鐵路Pc槽形梁動力試驗研究[J】工程力學(xué)。2003(12)：99—105[6]吳為愛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，2004(6)：49—52[7]李麗

8、地鐵高架槽形梁足尺模型破壞試驗與空間分析研究[J]中國鐵道科學(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，2009(6)：39—4147集究熹剮夏研●矧矧』萬方數(shù)據(jù)侯建軍一時速250km城際鐵路跨度315m簡支箱梁試驗研究圖8集中荷載作用下跨中截面下緣應(yīng)力圖示心線處產(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個應(yīng)力點作統(tǒng)計分析，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)箱梁靜載彎曲試驗集中力加載計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點集中加載模擬實際活載產(chǎn)生的撓度修正值為10087；同時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試驗過程分析231跨中彎曲靜載試驗(1)加載荷載計算依據(jù)《預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路梁靜載彎曲試驗方法及評定標(biāo)準(zhǔn)》的方法，計算各級荷載加載時要考慮剪力滯系數(shù)影響，計算公式如下Mk=K(肘d肘。JjIfh)At／A2AM。／A2一M：Al／a2一肘式中帆——各加載等級下的跨中彎矩；弘一加載等級；肘。帆、肘?！灾?、二期恒載、活載對跨中產(chǎn)生的彎矩；jIf?！虞d設(shè)備對跨中產(chǎn)生的彎矩；AM?！赐瓿深A(yù)應(yīng)

11、力損失產(chǎn)生的補償彎矩。對于曲線、無聲屏障跨度315m簡支箱梁，根據(jù)上述公式計算靜載彎曲試驗各級荷載加載數(shù)值見表2。表2曲線、無聲屏障箱梁各級荷載加載數(shù)值(2)空間理論分析在各級荷載作用下，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；靜載試驗加載至12倍荷載時，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)計強度，見圖9。圖912倍荷載作用下跨中截面應(yīng)力及撓度(3)試驗測試跨中彎曲靜載試驗中，為檢驗梁

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，測試各級荷載作用下跨中截面底板應(yīng)力狀況。同時在跨中、L／4截面和支點截面下緣布置10個撓度測點(百分表)，測試梁體在試驗荷載作用下的變形。由試驗實測結(jié)果分析，試驗荷載與跨中撓度基本保持線性關(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)計撓跨比1／369

13、1。跨中撓度實測結(jié)果見圖10。第2循環(huán)加載至12倍設(shè)計荷載時，分布于箱梁跨中下緣兩側(cè)3111范圍內(nèi)的30個應(yīng)變測點的實測應(yīng)變值與試驗荷載基本保持線性關(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)變實測結(jié)果見圖11。垮中撓度／mm跨中撓度／nun(a)第l加載循環(huán)D)第2jJl]載循環(huán)圈10試驗梁跨中撓度實測結(jié)果鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計RAILWAYSTANDARDDE