高速铁路高墩连续梁桥设计

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摘要：我国高速铁路的建设随着社会经济的发展有了很大的提升，而对于其施工要求也有了更高的要求。本文着重分析了高速铁路高墩连续梁桥的设计，为高速铁路今后的发展奠定良好的基础。

关键词：高速铁路；高墩；梁桥设计

中图分类号：U238文献标识码： A

引言

高速铁路桥梁高墩台施工技术选择研究发现，在桥梁的施工过程中，对高墩台的施工工艺大致有两种方法：滑模施工、翻模施工。在桥梁墩台施工中，滑模施工技术是一种较为先进的施工工艺，其具有较多的优点，其结构整体性好、施工工期短、机械化程度高、劳动力消耗少、工程造价低、施工质量有保障等；而翻模施工是应用较成熟的墩台施工技术，在翻模施工中采用的模板一般分为3层，每层1.5～2.5m，工人用手扳葫芦将模板提升安装上去，然后再在安装好的模板上浇筑一层混凝土拌合物，然后再支一层模板。其施工技术的特点是墩台的质量有保障，外观较美观，并且容易控制墩台的垂直度，但采用此方法的施工工期较长，施工机械化程度低，且工程成本较高。

工程概况：

某大桥为省级高速铁路上的一座控制性桥梁，为跨越某县后河Ｕ形峡谷而设。该地势下伏基础完整，桥位区无断层通过，地质构造简单。

主桥采用96m＋2×180m＋9m预应力混凝土连续刚构桥，主桥桥墩为钢筋混凝土双肢薄壁墩、箱形桥墩，嵌岩桩基承台基础，11号主墩墩高为195ｍ。桥梁位于山区高速铁路上，设计行车速度为80km/h，铁路-I级汽车荷载，主桥桥型布置见图1。

图1主桥桥型布置图（单位：m）

1、我国桥梁高墩施工的现状

基于交通事业对经济发展的重要作用，我国对高速铁路的基本建设越来越重视，不过由于一些工程浩大复杂，它们存在自身固有的问题，主要表现在以下几个方面:首先是高墩施工的方法较为单一，不能满足我国地域辽阔、地表结构存在千差万别的需求；其次由于我国高速铁路建设的起步较晚，相关的人才比较缺乏，使得施工人员的专业素质较差，桥梁的安全系数偏低;在投入使用创造价值后，对于它的后期保养措施不重视，导致桥墩损坏或者提前结束寿命；还有一个方面是对于施工质量好坏的监督和材料是否合格的检测，在监控不当的情况下很容易出现偷工减料的现象，对于使用的材料以次充好致使豆腐渣工程的存在，或者有的单位在施工之时没有起到严格监督的作用，会有一些安全隐患的存在，可能在高速铁路使用以后出现安全故障。

2、桥梁的设计分析

2.1主桥上部结构

单箱单室变高度连续箱梁采用全预力设计、三向预应力混凝土结构，箱梁混凝土采用C55。箱梁悬浇部分顶宽10.5m，翼缘后浇带0.23m，箱底宽6.5m；箱梁根部断面梁高为11.5m，合龙段和现浇段梁高为4.0m，其余梁段梁高按1.6次方抛物线变化。箱梁顶板除梁端支承截面为120cm，墩身范围内的0号梁段为50cm外，其余梁段为30cm。箱梁底板根部至合龙段厚度按1.6次方抛物线由130cm渐变至32cm，合龙段为32cm，墩身范围内的0号梁段底板厚度为150cm，梁端支承截面底板厚70cm，边跨现浇段底板厚按直线变化，厚度为32～70cm。箱梁腹板厚度分别设为90，70，60，45，120cm。

箱梁立面见图2、图3，箱梁典型截面见图4。

图21、3号T箱梁立面图（单位：cm）

图32号T箱梁立面图（单位：cm）

图4箱梁典型截面（单位：cm）

纵向钢束设计采用19，25，27股3种不同股数钢绞线，对应锚具分别采用OVM15-19型、OVM15-27型和OVM15-25型锚具，管道采用塑料波纹管成孔，预应力钢绞线公称直径15.20mm。横向预应力采用2根公称直径15.20mm的预应力钢绞线，BM15-2扁锚体系。竖向预应力钢筋采用单根公称直径32的精轧螺纹粗钢筋，YGM32型锚具。本桥设计体外束为备用束，体外预应力钢束每束采用3根无粘结预应力钢绞线，OVM．TSK15-31锚具，钢束公称直径15.2mm.

2.2主桥下部结构

为适应桥梁结构在温升温降，混凝土收缩、徐变作用下的变形要求，10，12号墩为钢筋混凝土双肢薄壁墩，两端刚性固接，每片薄壁墩为矩形空心截面，为使3个主墩横向刚度匹配，横桥向采用分幅设计，横桥向宽7.5m顺桥向宽3.0m，2片墩间净距为5.0m。11号主墩位于主桥中部，上部结构的收缩、徐变、温升温降对主墩的影响较小，而桥墩高度很高，稳定问题尤为突出，需要较大的刚度才能满足稳定的要求。根据11号主墩的受力特点，并满足经济、适用、美观，以及施工相对方便的要求，11号主墩截面采用单箱３室钢筋混凝土箱形截面，两端刚性固接；为保证11号墩横桥向具有足够的刚度及足够的抗风稳定性，横桥向整幅设计，横桥宽17.5m，顺桥向两侧坡率设置为1:60，顶宽9.0m，沿墩身高度方向按一定间距设5道横隔板，墩身每隔一定间距设置直径10cm通风孔。主桥墩基础均采用嵌岩群桩基础，桥墩典型截面见图5。

图5桥墩典型截面（单位：cm）

3、高墩施工中的重点

3.1两种施工方式的特点比较

当代的高速铁路高墩技术，从具体的施工层面来讲，主要可以分为两个大类：翻模施工技术与滑模施工技术。翻模施工技术是比较传统的施工，每浇筑一层混凝土就加一层模板，美观大方，施工比较方便，垂直度好掌握，但是施工的速度特别慢，如果工期比较紧的话，会影响施工的进度，而且施工的成本很高，机械化水平低，与现代的设计建筑理念不符，现在很多的施工企业都弃用这种施工方式；而滑模施工是一种现代的施工技术，施工速度快，成本低廉，在现代施工中是十分常见的，也是广大企业所乐于采用的方式，但是较难控制垂直度。

3.2应力控制

桥梁结构在施工过程中以及成桥状态的受力情况是否与设计相符合是施工控制要明确的重要问题。通常通过结构应力的监测来了解实际应力状态，若发现实际应力状态与理论（计算）应力状态的差别超限就要进行原因查找和调控，使之在允许范围内变化。结构应力控制的好坏不像变形控制那样易于发现，若应力控制不力将会给结构造成危害，严重者将发生结构破坏（我国宁波的招宝山大桥主梁断裂就是一个例子），所以，必须对结构应力实施严格控。

3.3稳定控制

桥梁结构的稳定性关系到桥梁结构的安全，它与桥梁的强度有着同等的甚至更重要的意义。世界上曾经有过不少的桥梁在施工过程由于失稳而导致全桥破坏的例子，最典型的是加拿大的魁北克（Quebec）桥。该桥在南侧锚锭析架快要架完时，由于悬臂端下弦杆的腹板屈曲而发生突然崩塌坠落。我国四川州河大桥也因悬臂体系的主梁在吊装主跨中段承受过大的轴力而失稳破坏。因此桥梁施工过程中不仅要严格控制应力和变形，而且要严格地控制施工各阶段结构构件的局部和整体稳定。目前主要通过稳定分析计算（稳定安全系数），并结合结构应力、变形情况来综合评定、控制其稳定性。

3.4高墩台施工技术的安全控制

在对高速铁路桥梁高墩台进行施工的时候，必须确保施工使得安全性。在施工的过程中，通常运用的安全措施如下:(1)在进行施工的时候配备安全网，预防由于高空的落物导致的安全事故；(2)施工的工作人员必须佩戴安全带、安全头盔等装置；(3)在高墩台施工的过程中会用到许多电气设备，必须做好漏电等方面的保护设施；(4)在高速铁路桥梁高墩台施工的过程中，必须严格检查、要求工作人员依据操作的安全规范进行施工；(5)在高速铁路桥梁高墩台施工的时候，如果发现安全隐患，必须及时的解决和排除，之后在进行施工；(6)确保各种起重设备、施工机械和用电设施能安全作业，不存在安全隐患；(7)保证施工现场的临时用电、脚手架、模板工程、基坑支护、起重吊装、大型机械设备的装拆等专项方案符合规定。另外做好施工阶段的安全监理工作。在施工现场，以安全监理规划及细则开展监理工作，确保施工组织设计安全措施在施工过程中得到落实。检查施工现场具体措施实施情况，杜绝施工过程中安全隐患的危害。对于发现的安全隐患，要求施工立刻整改；施工单位也应当加强班组检查、项目部检查、公司检查等自查工作，在自查过程中注意切实落实安全制度，以最大限度保证施工安全。

3.5高墩台滑膜施工的注意事

项依据高速铁路工程质量评价的有关规定，在对液压滑膜进行施工的时候，要严格遵照各项的规定对墩台进行施工。在施工的时候把墩台的竖直度的尺寸差距掌控在20mm之内，要保证墩台的高度在千分之二中。在进行施工的时候为了很好地掌控墩台的情况，每次滑升1m施工人员都需要对墩台做出更正。在进行施工的过程中如果发生操作平台倾斜，必须及时的查明原因，快速进行更正，因为平台倾斜会出现滑升困难和墩台扭曲的现象，纠正时一般采用逐步纠正法。为了确保工作平台的平稳，在平台上放置的材料必须平稳，时时对操作平台进行检查和观测，防止出现操作平台倾斜的情况。

3.6高墩台翻模的施工顺序

翻模的施工顺序从施工的准备工作入手，等到所需的材料运进场地之后，把安装的钢筋绑扎牢固，之后进行翻模而对组装工作。安装好内部和外部的工作平台，确保工作的安全进行。随后可以对混凝土进行浇筑，高墩台翻模施工的工艺是指运用塔吊提升大块钢模的办法实施工作。在高墩台翻模施工所需的墩柱模都是较为特殊的大块钢模，必须提前进行预定。墩柱模板为每套分为三节，各个节的节高是3m。在对墩底实施浇筑的时候，必须一次性进行墩底的9m浇筑，至于墩底上部分进行浇筑的规定是6m和3m进行交替的翻升工作。

结束语:

综上所述,高速铁路桥梁的高墩台施工是一项非常复杂的施工工艺，做好施工的准备工作，合理的对工程进行设计，做好施工工作人员的培训工作，确保公路施工的质量和进度，在规定的期限内安全、高效的完成预期的任务。

参考文献:

[1]董春燕.高速铁路高墩连续梁桥设计[J].中国水运(下半月),2013,04:228-229+65.

[2]刘洪兵,朱. 铁路高墩连续梁桥抗震控制系统的研究[J]. 铁道学报,2000,05:81-84.

[3]张洲.高速铁路连续梁桥施工控制关键问题研究[D].武汉理工大学,2010.