无碴轨道预应力混凝土梁设计

《无碴轨道预应力混凝土梁设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、无碴轨道预应力混凝土梁设计摘要：通过对预应力混凝土梁在徐变上拱的控制的分析研究，对无碴轨道梁设计的关键技术作了简要介绍，以便为今后的同类工程提供借鉴。关键词：无碴轨道、预应力混凝土梁、设计介绍１概述无碴轨道可以从根本上解决传统的有碴轨道在频繁动载作用下轨道状态的稳定问题，从而大幅度减少轨道结构的维修作业量，简化了轨道的维修管理，使线路养护维修费用也大大降低。为了保证旅客乘坐的舒适度以及对轨道的平顺性要求，在各国高速铁路桥梁设计中，目前已大量采用了无碴轨道结构。随着我国经济的发展，作为城市公交体系的轨道交通已成为大中城市的重要组成部

2、分，而作为该体系中的城市轻轨由于其具有显著的经济性也将大量使用，由于无碴轨道桥梁具有上述的优点，对于城市轨道交通具有较好的适应性，因而在我国的城市轨道交通的桥梁结构中被普遍采用，如上海的明珠线、北京城市轻轨等等。然而，桥上无碴轨道的应用与隧道、路基不同，桥梁结构在活载作用下的弹性变形以及恒载作用下的长期变形都会直接影响到桥上轨道结构的受力、平顺性及行车安全及舒适性。而且无碴轨道设备在铺就后，其扣件的调整量有限，因此，对于预应力产生的徐变上拱的控制就成为无碴轨道预应力混凝土梁设计的关键。2预应力混凝土梁桥徐变上拱的控制当前我国的铁路

3、以及城市轨道交通桥梁基本上是按全预应力箱形混凝土梁设计，在使用阶段活载作用时截面下缘要求不能出现拉应力，为尽量发挥预应力筋作用，预筋重心尽量偏下，以抵抗荷载作用，于是，在使用阶段全部恒载的作用下，截面将长期处于偏心受压状态，由此产生徐变上拱。2.1影响预应力混凝土梁徐变上拱的因素影响预应力混凝土梁徐变上拱的因素较多，有设计方面因素、施工方面因素及梁体所处环境的影响。⑴.设计方面因素桥梁在使用阶段恒载作用下其截面下缘应力水平以及梁体的恒、活载设计弯矩比值是设计方面的主要因素。长期受压的混凝土徐变变形与其应力大小有直接关系，一般认为，

4、当应力在0.4Ra（Ra为棱柱体抗压强度）以内时，徐变变形随应力增大呈线性发展；超过0.4Ra时，便产生非线性徐变，会导致变形及上拱迅速增大（CEP/FIP混凝土结构设计2.1.6.4.3条）。在设计过程中，可采用提高其高跨比以加大梁的竖向刚度来减小活载作用下的梁体下缘混凝土拉应力值，其次，通过调整预筋的布置使梁的截面上下缘应力在预筋及恒载的作用下尽力接近，从而将梁体徐变上拱值控制于规定的限值之内。从理论上讲，预应力筋对梁体截面产生的预应力效应包括轴力和弯矩两部分，当预应力与恒载产生的截面弯矩充分接近时，梁体截面将长期处于均匀受压

5、状态，梁体的徐变上拱很小，甚至接近于零。这种理想状态对全预应力梁而言，只有当主梁截面的恒、活载设计弯矩比符合以下条件时才能实现，即：式中：M恒—桥梁自重及二期恒载产生的截面弯矩；M活—桥梁设计活载产生的截面弯矩；A---截面面积；e---截面的预应力偏心距；,t=10d，湿度70%计算而得确定徐变系数φ∞的取值必须考虑结构的形状、尺寸以及加载龄期、所处环境条件等因素。考虑到我国铁路规范所确定的徐变系数是以T型梁为主的试验资料得出的，而T型梁与箱形梁存在有混凝土徐变参数取值的差异，确定预应力混凝土箱梁徐变上拱计算以参照英国规范所取徐

6、变参数取值的计算结果，作为最终设计值。2.3预应力徐变上拱限值确定在采用工地制梁或工厂制梁时，无碴轨道残余徐变上拱设计限值还需考虑徐变变异系数的影响，经调查，铁路预应力混凝土梁实测徐变上拱度的变异系数为0.3，无碴轨道预应力箱梁预制的变异系数参照其调查结果取0.30，这样，在要求残余徐变上拱度不大于10mm时，按95%保证率时有：[ft]≤1.0/（1+1.645×0.30）=0.67cm设计中，将[ft]做为预应力混凝土梁的徐变上拱设计限值。3秦沈客运专线预应力混凝土无碴轨道梁设计简介秦沈客运专线是我国第一条时速在160km以上

7、的新建铁路，为了推广无碴轨道在我国铁路桥梁上的应用，研制了两种轨道形式的预应力混凝土简支箱梁。2结构设计⑴.主要设计原则①.设计依据为《时速200公里新建铁路线桥隧站设计暂行规定》；②.结构按全预应力结构设计，桥面宽度为12.4m；③.设计荷载：采用ZK活载；④.梁体的刚度通过车线桥动力响应计算确定，在列车横向摇摆力、离心力、风力和温度力的作用下，梁体的水平挠度应不大于梁体计算跨度的1/4000；在列车静活载作用下，梁体扭转角不得大于1‰；⑤.梁体徐变上拱度：自无碴轨道结构施工之日起梁体产生的残余徐变上拱值不大于10mm。⑵.主要

8、材料及数量主梁采用C50混凝土及公称直径15.20mm，强度级别为1860MPa的低松弛钢铰线，结构主要工程数量及尺寸见表3和图1。秦沈客运专线箱型无碴梁主要工程数量表3图1无碴轨道简支箱梁结构形式图⑶.主要设计指标无碴轨道箱梁的梁高是通过动力仿真