[建筑]客專橋梁工程術概述

1、授課：申愛國教授第一節(jié) 橋梁工程設計要求第二節(jié) 橋梁工程施工技術1 1橋梁是客運專線土建工程中重要組成部橋梁是客運專線土建工程中重要組成部 分，分，比例大、高架橋及長橋多。比例大、高架橋及長橋多。2 2客運專線橋梁的主要功能是為高速列車提供穩(wěn)定、客運專線橋梁的主要功能是為高速列車提供穩(wěn)定、平順的橋上線路。平順的橋上線路。 為了保證高速列車的行車安全和乘坐舒適，為了保證高速列車的行車安全和乘坐舒適，高速鐵路橋梁除了具備一般橋梁的功能外，首先高速鐵路橋梁除了具備一般橋梁的功能外，首先要為列車高速通過提供高平順、穩(wěn)定的橋上線路。要為列車高速通過提供高平順、穩(wěn)定的橋上線路。 客專橋梁工程的功能客專橋梁

2、工程的功能3 3客運專線橋梁可分為高架橋、谷架客運專線橋梁可分為高架橋、谷架 橋和跨越河流的一般橋梁。混凝土和預橋和跨越河流的一般橋梁。混凝土和預 應力混凝土結構具有剛度大、噪音小、溫度應力混凝土結構具有剛度大、噪音小、溫度 變化引起結構變形對線路影響少、養(yǎng)護工作量小、變化引起結構變形對線路影響少、養(yǎng)護工作量小、造價低等優(yōu)勢，在客運專線橋梁設計中廣泛采用。造價低等優(yōu)勢，在客運專線橋梁設計中廣泛采用。4 4全面采用無砟軌道是高速鐵路發(fā)展趨勢，橋上無全面采用無砟軌道是高速鐵路發(fā)展趨勢，橋上無砟軌道對橋梁的變形控制提出更為嚴格的要求。砟軌道對橋梁的變形控制提出更為嚴格的要求。1 1、結構動力效應好、

3、結構動力效應好2 2、不對梁上無縫線路產(chǎn)生附加作用、不對梁上無縫線路產(chǎn)生附加作用3 3、滿足乘坐舒適度、滿足乘坐舒適度4 4、使用壽命長、使用壽命長5 5、維修養(yǎng)護工作量小、維修養(yǎng)護工作量小客運專線橋梁設計要求客運專線橋梁設計要求1 1應有足夠的豎向、橫向、縱向和抗應有足夠的豎向、橫向、縱向和抗 扭剛度，使結構的各種變形很小。扭剛度，使結構的各種變形很小。2 2跨度跨度40m40m及以下的簡支梁應選擇合適的自振及以下的簡支梁應選擇合適的自振 頻率，避免列車過橋時出現(xiàn)共振或過大振動。頻率，避免列車過橋時出現(xiàn)共振或過大振動。3 3結構符合耐久性要求并便于檢查。結構符合耐久性要求并便于檢查。4 4常

4、用跨度橋梁應標準化并簡化規(guī)格、品種。常用跨度橋梁應標準化并簡化規(guī)格、品種。5 5長橋應盡量避免設置鋼軌伸縮調節(jié)器。長橋應盡量避免設置鋼軌伸縮調節(jié)器。6 6橋梁應與環(huán)境相協(xié)調（美觀、降噪、減振）。橋梁應與環(huán)境相協(xié)調（美觀、降噪、減振）。若客專橋梁設計不當，橋梁自身若客專橋梁設計不當，橋梁自身 變形和位移會使橋上鋼軌承受額外的附加變形和位移會使橋上鋼軌承受額外的附加 應力，因此，設計應考慮梁軌共同作用引起的應力，因此，設計應考慮梁軌共同作用引起的 鋼軌附加力，并采取措施將其限制在安全范圍內(nèi)。鋼軌附加力，并采取措施將其限制在安全范圍內(nèi)。鋼軌附加應力的分類：鋼軌附加應力的分類：（1 1）制動力）制動力

5、（2 2）伸縮力）伸縮力（3 3）撓曲力）撓曲力為了保證橋上無縫線路（有砟）為了保證橋上無縫線路（有砟） 穩(wěn)定和安全，要求：穩(wěn)定和安全，要求：（1 1）橋上無縫線路橋上無縫線路 鋼軌附加壓應力不大于鋼軌附加壓應力不大于 61mpa 61mpa；（2 2）橋上無橋上無 縫線路鋼軌附加拉應力不大于縫線路鋼軌附加拉應力不大于 81mpa 81mpa；（3 3）制動制動時，梁軌相對快速位移不大于時，梁軌相對快速位移不大于 4mm 4mm。最大制動力出現(xiàn)在停車前瞬間，橋梁墩臺應有最大制動力出現(xiàn)在停車前瞬間，橋梁墩臺應有足夠的縱向剛度以限制制動時鋼軌出現(xiàn)較大的應力足夠的縱向剛度以限制制動時鋼軌出現(xiàn)較大的應

6、力改善結構耐久性是大量經(jīng)驗教訓的結果， 世界各國總結的經(jīng)驗可歸納為以下幾點：（1）結構的耐久性是在精心設計、精心施工、 精心檢查和養(yǎng)護的條件下才能實現(xiàn)。（2）造成結構病害的主要原因是結構構造上的缺陷，以往的設計過分重視計算，忽視了構造細節(jié)的處理。（3）橋梁的養(yǎng)護重點是及時檢查。病害早發(fā)現(xiàn)、早整治，不僅費用少，而且能保證耐久性。（1）采用上承式結構和整體橋面。（2）高質量的橋面防排水體系和梁端接縫防水， 不讓橋面污水流經(jīng)梁體。（3）結構構造簡潔，常用跨度橋梁標準化、規(guī)格品種少。（4）結構便于檢查，可方便地到任何部位察看。（5）足夠的保護層厚度，普通鋼筋最小保護層厚度3cm，預應力管道最小保護層管

7、道直徑。（6）截面尺寸擬定首先應保證混凝土的灌筑質量，應力不宜用足。（7）采用高品質混凝土。（1 1）采用整體、密閉的橋面。）采用整體、密閉的橋面。（2 2）提高了保護層厚度。）提高了保護層厚度。（3 3）預留檢查通道。）預留檢查通道。（4 4）簡化常用跨度標準梁的品種。）簡化常用跨度標準梁的品種。（5 5）采用高性能混凝土。）采用高性能混凝土。（6 6）優(yōu)化構造細節(jié)。）優(yōu)化構造細節(jié)。1 1客運專線橋梁對支座的要求客運專線橋梁對支座的要求 （1 1）應明確區(qū)分固定和活動支座，保證橋）應明確區(qū)分固定和活動支座，保證橋 上無縫線路的安全。上無縫線路的安全。 （2 2）支座應縱、橫向均能轉動，并能使

8、結構在）支座應縱、橫向均能轉動，并能使結構在 支點處可橫向自由伸縮。支點處可橫向自由伸縮。 （3 3）支座應便于更換。）支座應便于更換。2 2盆式橡膠支座能符合上述要求，被廣泛應用于各國高速鐵盆式橡膠支座能符合上述要求，被廣泛應用于各國高速鐵路橋梁。路橋梁。3 3每孔簡支箱梁的四個支座采用四種型號。每孔簡支箱梁的四個支座采用四種型號。4 4有砟橋梁的坡道梁支座應垂直設置（無砟橋梁另作考慮）。有砟橋梁的坡道梁支座應垂直設置（無砟橋梁另作考慮）。 5 5采用架橋機架設箱形梁，要保證四支點在同一平面上。采用架橋機架設箱形梁，要保證四支點在同一平面上。1墩臺基礎的縱向剛度應滿足縱向力安全 傳遞的要求，

9、橫向剛度應保證上部結構水平 折角在規(guī)定的限值以內(nèi)。 2為保證橋墩具有足夠的剛度，結構合理、經(jīng)濟， 墩高20m以下宜采用實體墩，大于20m宜采用空心墩， 禁止使用輕型墩。 （1）為便于養(yǎng)護維修、同時注重外觀簡潔，取消了墩帽、并在墩頂設有0.51m深的凹槽；同時墩頂預留千斤頂頂梁位置。 （2）預制架設簡支梁，墩頂支座縱向間距由普通鐵路橋梁70cm放大至120cm。 （3）橋位制梁時，應考慮相鄰孔梁端張拉空間，墩頂支座宜采用170cm。 （4）梁底進人孔設置在墩頂位置。 1、橋梁在線路中所占比例大，并且高架、長橋、大 跨度橋梁多。 2、設計時速300km、350km的客運專線及城際鐵路，其梁面均采用

10、無砟軌道。 3、梁體均采用預應力混凝土箱形截面，抗豎彎、側彎及抗扭的剛度大。4、32m雙線整體箱梁為主要梁形，架設需采用專用設備，技術含量高。1、簡支箱梁梁場預制 32m雙線整孔預應力混凝土簡支箱梁為 主型結構，少量配跨采用24m簡支箱梁。施工 方法主要采用沿線設置預制梁廠進行箱梁預制，然后采用專用運梁車和架橋機進行長距離的運輸、架設。2、橋位現(xiàn)場逐孔灌注 目前移動模架在橋位現(xiàn)場逐孔制作技術日益成熟，已經(jīng)成為一種重要的制梁方式。3 3、連續(xù)梁懸臂或膺架法施工、連續(xù)梁懸臂或膺架法施工 跨越公路、站場、河流等跨度較大的跨越公路、站場、河流等跨度較大的 橋梁主要采用預應力混凝土連續(xù)箱梁，根據(jù)橋梁主要

11、采用預應力混凝土連續(xù)箱梁，根據(jù) 結構跨度布置、類型和工期要求，多采用懸臂、膺結構跨度布置、類型和工期要求，多采用懸臂、膺架法施工。架法施工。 4 4、變橋面道岔橋、變橋面道岔橋 由于高速道岔的長度都在由于高速道岔的長度都在70m70m以上，當山區(qū)站場以上，當山區(qū)站場鋪設多組高速道岔時，由于場地不足，需采用道岔鋪設多組高速道岔時，由于場地不足，需采用道岔橋延長站場。橋延長站場。1、工廠化生產(chǎn)質量穩(wěn)定、效率高、成本底 高速鐵路常用跨度箱型梁的制造基本上都 采用工廠集中預制，生產(chǎn)工藝采取先張法施工工藝、 混凝土養(yǎng)生實行壓力高溫養(yǎng)生工藝，縮短了生產(chǎn)周期，減 少了臺位占有時間，提高了生產(chǎn)效率，有效降低了

12、生產(chǎn)成本。 由于后張法現(xiàn)場制梁場地接近橋位，避免了箱梁長途運輸?shù)木薮筮\費；預制、存放，均采用工廠化生產(chǎn)方式，既保證工程質量的控制，又便于施工管理；與造橋機法、膺架法制梁相比較，具有制梁速度較快、生產(chǎn)工藝成熟、質量容易控制等。同時也存在梁場占地大，模板套數(shù)多，生產(chǎn)周期較長等不足的缺點。2、采用高性能混凝土 通過混凝土材料中摻加活性礦物摻合料 （級粉煤灰、磨細礦粉）和其它改善混凝土性 能的外加劑，改善混凝土的耐久性和施工性能。對混 凝土采用的各種材料提出了嚴格要求和規(guī)定。 混凝土質量應達到以下要求： （1）強度及彈性模量不得低于設計值。 （2）凍融循環(huán)200次后，試件重量損失不大于5%，動彈模不低

13、于60%。 （3）抗?jié)B等級不小于p20。 （4）氯離子滲透值不大于1000c。 （5）護筋性試件中鋼筋不應出現(xiàn)銹蝕。3、預制梁養(yǎng)護條件好 （1）冬季預制時，早期可以采用蒸汽養(yǎng)護 靜停時，棚溫不低于5，灌筑完保持4小時；升 溫速度不應大于10/h；恒溫蒸汽溫度不宜超過45 ；降 溫速度不大于10/h。 蒸養(yǎng)過程中，梁體芯部混凝土溫度不應超過60，芯部與表層、表層與環(huán)境溫差不超過15。蒸養(yǎng)結束后立即進入自然養(yǎng)護，時間不少于14天。 （2）自然養(yǎng)護時保持混凝土表面充分潮濕；相對濕度在60%以上時，不應少于14天；否則不應少于28天。4、便于控制預制梁拆模 （1 1）混凝土強度達到設計強度的）混凝土強

14、度達到設計強度的60%60%以上。以上。 （2 2）梁體混凝土芯部與表層、箱內(nèi)與箱外、表層）梁體混凝土芯部與表層、箱內(nèi)與箱外、表層 與環(huán)境的溫差不大于與環(huán)境的溫差不大于1515。5、便于控制后張梁預應力的施加 三階段張拉 （1）帶底模預張拉：張拉的目的是防止早期混凝 土溫差及收縮裂縫，張拉前松開側模，不能讓側模阻礙梁體壓縮變形，張拉后可以脫離底模的支撐。 （2）初張拉：達到80%混凝土設計強度時進行初張拉，提供頂梁、移梁所需的預應力。 （3）終張拉：梁體混凝土達到設計的強度和彈性模量值，且混凝土齡期不少于10天，要求已張拉過的預應力束重新拉到設計噸位。6、便于管道壓漿控制，實現(xiàn)預應力鋼束的封閉

15、7、預制梁靜載彎曲抗裂性及撓度試驗 需要檢驗的場合 （1）首孔預制梁生產(chǎn)時。 （2）正式生產(chǎn)后，原材料及工藝有較大變化，可能影響產(chǎn)品性能時。 （3）批量生產(chǎn)中抽樣。 （4）有質量缺陷，可能對產(chǎn)品的抗裂性及剛度有較大影響時。預制箱梁的架設主要包含三大任務： （1）提梁、裝車 （2）箱梁運輸 （3）箱梁架設上述三大任務涉及到三項大型設備： （1）軌行提梁吊車 （2）運梁臺車 （3）架梁機一、箱梁裝車過程 裝車時，保證箱梁在臺車上的平衡，一是 箱梁支點的平衡，絕對避免一角懸空，二是保 證梁體中心線與運梁臺車中心線重合。二、運梁過程 1、保持車速均勻，沿途路線度不能超過規(guī)定的要求； 2、必須有引導人員在前方檢查路面，不得有交大的凹凸和尖銳物，路面必須達到足夠的強度； 3、經(jīng)過涵頂或其他已經(jīng)橋時，必須實現(xiàn)完成涵洞或其他橋梁的承載能力檢算，確保安全。 4、惡劣天氣不得運梁。三、架梁過程1、架梁前必須完成支座墊石頂面標高的測量，相鄰支座表面的高差不得超過規(guī)定的標準。2、落梁前再次校核支座字線、錨栓孔位置、孔徑、深度，清除錨栓孔內(nèi)的積水及雜物。3、落液梁時必須首先用壓千斤頂平衡支撐起梁體，不得發(fā)生三點支撐的情況。4、調整梁頂標高達到要求之后，在支座錨栓空內(nèi)和支座下鋼板與墊石頂面之間的空隙內(nèi)灌注高強砂漿，當高強砂漿達到規(guī)定強度之后，方可撤去液壓千斤頂。 每一片箱梁需安