谈铁路预应力混凝土连续箱梁桥设计
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摘要：以某铁路连续箱梁特大桥设计为例，简要介绍了铁路连续箱梁的主梁构造，下部结构，节段划分及施工过程，并对其进行了结构计算分析，为类似桥梁的设计提供参考。
关键词：连续箱梁桥；荷载；悬臂浇筑
Abstract: the design of a railway continuous box beam bridge as an example, briefly introduces the main construction, railway continuous box girder substructure, division and construction process of section, and has carried on the analysis and calculation of structure, and provide reference for similar bridge design.
Keywords: continuous box girder bridge; cantilever load;
中图分类号：U448.21+5文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
1. 概述
箱型连续梁结构应用广泛，是桥梁常用的结构体系，其具有跨度大、变形小、结构刚度好、行车平顺舒适，养护简单，抗震能力强等优点。一般采用悬臂浇筑或支架现浇的施工方法，其中悬臂浇筑法，不需要大量支架和临时设备，不受桥下通车、通航、以及桥下地形复杂不适合搭设支架等因素制约，应用非常广泛。本文以新建铁路茂名至湛江线官渡连续箱梁特大桥为例，简单介绍悬臂浇筑连续梁铁路桥的设计，该桥为(48+80+48)m预应力混凝土双线铁路连续箱梁。
2. 主梁构造
连续梁全长为177.30m，计算跨度为48+80+48m，中支点处梁高6.4m，跨中2m直线段及边跨9.65m直线段梁高为3.8m，梁底按二次抛物线变化，边支座中心线至梁端0.65m。截面类型为单箱单室、变截面直腹板箱梁，顶宽9.560m，底宽6.2m，悬臂长1.68m。底板、腹板、顶板局部向内侧加厚。全联在端支点、中跨跨中及中支点处设横隔板，横隔板及梁端底板设有孔洞，供检查人员通过。主梁半支点及半跨中断面如图1所示。
图1半中支点及半跨中断面图
主梁材料采用C55混凝土，三向预应力体系，纵向及横向预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线，标准强度fpk=1860MPa，钢绞线公称直径15.2mm，规格为7φ5型，管道采用金属波纹管成孔，管道摩阻系数取0.25，管道偏差系数取0.003；竖向预应力采用Φ25螺纹钢筋，管道采用铁皮管成孔，管道摩阻系数取0.35，管道偏差系数取0.003；
3. 下部结构
桥墩采用C35钢筋混凝土矩形实心桥墩，顺桥向宽3.6m，横桥向宽8.5m,承台尺寸为：14.5×10.5×3m(长×宽×厚)，下设12根φ1.5m的钻孔灌注桩。
图2主墩下部结构示意图
4.节段划分及施工过程
本桥除墩顶0#块、中跨边跨跨中2m合龙段以及7.65m边跨现浇段外，两主墩顶两侧各分10个节段，每节段长度为3~4m。
施工过程：施工基础和桥墩浇筑主墩顶0#块，安装挂蓝，并设置临时固结逐段对称浇筑主墩两侧的1~10#节段，挂蓝相应逐段前移，同时施工边跨现浇段安装边跨和龙段临时刚性连接，合龙边跨拆除主墩顶临时固结安装中跨和龙段临时刚性连接，合龙中跨拆除挂蓝，施工桥面铺装。
5．结构计算
本桥采用桥梁博士3.2建立平面杆系有限元模型进行施工阶段及运营阶段模拟分析，计算恒载、预应力、收缩徐变、体系温度、局部温差、支座不均匀沉降、活载等荷载，得出内力、应力、强度、变形等。
5.1. 技术标准
(1).设计速度：200km/h；
(2).线路情况：双线，直线，线间距4.6m；
(3).轨道标准：无缝线路，Ⅲ型轨枕，钢轨60kg/m；
(4).轨道类型及高度：采用有碴轨道，轨底至梁顶0.7m；
(5).桥梁结构按100年设计使用年限设计；
(6).地震烈度：Ⅶ度。
5.2 设计荷载与参数的选用
恒载
结构自重：混凝土结构容重按γ=26kN/m3计算；
二期恒载：q=195kN/m。
基础不均匀沉降：相邻两支点不均匀沉降值按1.5cm考虑。
活载
列车活载：中―活载。
动力系数：
横向摇摆力取100kN，作为一个集中荷载取最不利位置作用于桥梁结构，以水平方向垂直线路中心线作用于钢轨顶面，对于双线桥只取一线上的横向摇摆力。
附加力
风力、列车制动力或牵引力：按《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)相应条款计算。
温度荷载：纵向计算设计合龙温度取桥位处最低和最高月平均温度平均值，梁体体系温差按±25℃考虑。日照温差按顶板升温5℃计算。
施工荷载
施工挂篮、机具、人群等按800kN计。
5.3 荷载组合
(1) 施工阶段荷载组合：
结构自重+预应力+混凝土已发生的收缩徐变+施工荷载
(2) 运营阶段荷载组合：
荷载组合Ⅰ（主力）：
自重＋二期恒载+预应力+混凝土收缩徐变+中活载+基础变位
荷载组合Ⅱ（主+附）：
自重＋二期恒载+预应力+混凝土收缩徐变+中活载+基础变位+温度变化影响力。
5.4 主要计算结果
经计算分析，结构施工阶段和使用阶段检算均满足规范要求，验算项目及验算结果见下表：
结构验算汇总表
6．结束语
(1)本文通过工程实例，阐述了悬臂浇筑铁路连续梁桥的设计与计算，从结果验算汇总表可以看出，各项计算指标均满足规范要求，对类似桥梁的设计有一定参考价值。
(2) 因竖向预应力筋应力损失较大，施工质量难以控制。故结构计算中，竖向预应力筋应仅作为一种安全储备，不考虑其对减少主拉应力的贡献。同时，鉴于以上原因，也为了方便施工，可以不设竖向预应力筋，特别是梁高较小时，可以通过加强纵向预应力筋的腹板束和加强腹板箍筋来提高全梁的承载力。
(3) 铁路连续梁宽跨比较小，为了增强梁体横向稳定性，同时也为了减少支座处局部应力，对边支点和中支点处梁体均采用局部加宽处理。
作者简介：
1. 谭智文（1982年---），男，工程师，毕业于武汉理工大学桥梁与隧道工程专业，现就职于中铁工程设计咨询集团有限公司郑州设计院。
2. 张明明（1986年---），男，助理工程师，毕业于西南交通大学桥梁与隧道工程专业，现就职于中铁工程设计咨询集团有限公司郑州设计院。
参考文献：
[1]TB10002.1-2005，铁路桥涵设计基本规范[S];
[2]TB10002.3-2005，铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S];
[3]GB50111-2006,铁路工程抗震设计规范[S];
[4] 铁建设函【2005】285号,新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定[S];