轨道交通30+45+30米连续梁设计的一点心得——昆明轨道交通首期工

所属栏目：交通运输论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:199

副标题#e#摘  要  目前，城市交通问题几乎成了所有高速发展大城市的共性问题，在一定经济基础条件下，大容量轨道交通是解决交通问题的有效措施，于是在我国大城市中掀起了一轮又一轮的轨道交通建设高潮。本文就昆明轨道交通中连续梁设计简单的进行阐述，旨在给设计人员提供一些设计参考。
关键词   轨道交通 连续梁 设计分析 构造要求
一、 概述
连续梁是轨道交通设计中一个重要的组成部分。连续梁既具有结构连续、又提高了结构刚度的优点，又可根据梁的弯矩分布、变化主梁高度达到合理、经济设计的目的；结构的线形简洁优美，因此在中、小跨径的梁桥方案中，它占有独特的地位，应用较广。
本连续梁跨度布置为30+45+30m,为正线双线通用图,两端接区间简支梁,采用预应力混凝土结构,截面形式为单箱单室斜腹板。
二、 连续梁构造
三跨连续梁是一种典型的连续梁，根据连续梁的受力特点，并结合该项目具体情况及考虑全线梁体外形的美观性，本桥选用的跨度布置为30+45+30m，截面梁高由1.80m按圆曲线变化至2.80m，结构示意图如下： 
  

    
     
三、 截面拟定
因连续梁跨度较大，多采用箱形截面。在此所指的截面拟定主要针对箱形截面而言。截面拟定主要是指截面高度、顶板厚度、底板厚度及腹板厚度等尺寸的确定。
3.1截面高度
影响截面高度尺寸的因素有跨度、施工方法、净空等。
对于中等跨径的连续梁，若采用预制装配或就地现浇的施工方法，宜选用等截面布置；对长大桥梁，若采用逐跨施工或移动模架施工，宜选用等截面布置。等截面连续梁的截面高度，即梁高，通常把高跨比选取在1/15～1/25之间。特别注意，顶推施工的连续梁，高跨比选在1/12～1/15为宜。
对于大跨径连续梁，多采用变截面布置。实践经验表明，变截面梁的截面高度与最大跨径之比，跨中截面可在1/30～1/50范围内考虑，支点截面可选用1/15～1/20。边跨与中跨的比例变化范围选择在0.5～0.8范围内为宜。本次设计的30+45+30m连续梁支点截面为2.8m高，高跨比1/16.1；跨中截面1.8m，高跨比1/25，配索计算较困难，主要该处受净空和相邻简支梁梁高限制，故取值较小。
3.2截面细部尺寸
截面细部尺寸主要指顶板、底板、腹板、横梁、梗胁等。分别介绍如下：
3.2.1顶板厚度
确定箱形截面顶板厚度一般考虑的因素有两个，第一应满足桥面板横向弯矩要求；第二应满足纵向预应力钢索要求，有时箱室较宽时还应考虑横向预应力钢索要求。顶板厚度与腹板间距的关系可参考下表：
腹板间距(m)    3.0    ～4.5    ～7.0    ～10.0
顶板厚度(mm)    175    200    250    300
本次设计的连续梁顶板厚度为270mm，主要考虑钢索及钢索至顶板顶和顶板底的净保护层要求，属于最小厚度。
3.2.2底板厚度
底板应提供足够大的承压面积，除承受自身荷载外，还受一定的施工荷载、挂篮底模梁后吊点的反力等。通常，为满足受压要求，箱梁的底板厚度随着箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚到墩顶。底板根部厚度通常取值在墩顶梁高的1/10～1/12之间。跨中底板因需要配置一定数量的普通钢筋和钢索，厚度一般在200～300mm之间。
3.2.3腹板厚度
箱梁腹板主要功能就是承受结构的弯曲剪应力与扭转剪应力所引起的主拉应力。其厚度主要受钢索布置及混凝土浇筑的影响，且因从跨中到支点剪力递增，腹板亦因此由跨中到支点逐渐变宽来承担剪力。腹板的最小厚度可按下列情况分别考虑：
第一，腹板内无预应力钢索布置时可采用200mm；
第二#p#副标题#e#，腹板内有预应力钢索布置时可采用250～300mm；
第三，腹板内有预应力钢索锚头时采用350mm。
另外，若腹板内布置两列预应力钢索，腹板厚度应根据钢索的净保护层适当加厚。
3.2.4横梁
横梁，亦称横隔梁，其基本作用是增加截面的横向刚度，限制畸变应力。在支承处的横梁还担负着承受和分布较大支承反力的作用。通常我们在进行连续梁设计时都设置端横梁和中横梁，有时跨度较大时在跨中还应增加横梁以加强横向刚度。
3.2.5梗胁
在顶板与腹板之间、底板与腹板之间设置梗胁，可提高截面的抗扭刚度、抗弯刚度，减小扭转剪应力和畸变应力。纵桥向支点附近设置梗胁，可增加支承处刚度，吸收负弯矩，减小跨中正弯矩。
四、 结构计算
目前国内桥梁计算软件非常丰富，其技术也非常成熟。在这里结合昆明轨道交通连续梁结构计算，简单的介绍一下计算中应该注意的问题和应该满足的规范指标等。
4.1建模
设计人员在进行桥梁计算设计时，通常将结构简化为平面杆系结构进行计算。根据施工要求、截面变化、薄弱截面进行单元划分和节点划分，进而建立结构的纵向模型和横向模型分别进行检算。
4.2需考虑计算荷载
计算荷载包括结构自重、二期恒载、预加应力、混凝土收缩徐变、基础不均匀沉降、列车活载、列车离心力、无缝钢轨纵向水平力、列车摇摆力、风力、整体升降温及不均匀温度、地震力等。另外，对箱形截面还应考虑有效宽度的折减等。
4.3计算应满足的技术指标
技术指标主要包括设计安全系数、钢索应力、混凝土应力等，另外梁体的后期徐变拱度、梁端水平位移、转角位移、横向计算时的裂缝，都应满足规范要求。
4.4计算中经常出现的问题及解决方法
4.4.1钢索应力超标
计算时混凝土应力均满足要求时，出现钢索应力超标现象，解决方法是降低钢索张拉控制应力。
4.4.2混凝土主拉应力超标
当计算结果出现正应力满足要求，而主拉应力缺超标现象时，我们通常采用的方法有，第一加宽腹板，降低剪应力；第二增加纵向预应力，提高正应力，来降低主拉应力；第三，增加竖向预应力。第三种方法个人不主张使用，因竖向预应力对主拉应力的控制反应敏感，但施工难以保证质量，从而达不到我们真正的设计意图。
五、 结束语
本文对30+45+30m连续梁的截面尺寸拟定、结构计算进行了阐述，并结合结构设计时容易出现的计算问题提出了相应的解决方法，让广大设计人员对连续梁的设计有了一个比较系统的认识，希望能为设计同行提供一个思路，为今后连续梁的设计提供参考。

参考文献：
1、《预应力混凝土连续梁桥》人民交通出版社出版  范立础主编
2、《地铁设计规范》(GB50157-2003)
3、《铁路桥涵设计基本规范》(TB 10002.1-2005)
4、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB 10002.3-2005)
5、《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)