趙 雨

(中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都 610031)

海南東環(huán)鐵路?？诟呒芴卮髽螂p線H形橋墩設(shè)計(jì)

趙 雨

(中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都 610031)

海南東環(huán)鐵路?？诟呒芴卮髽虻碾p線H形橋墩作為城際鐵路的重要組成部分，在設(shè)計(jì)上既滿足了功能需求，又在外形上突出了輕盈美觀。文章以該雙線H形橋墩為例，就橋墩的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)流程，以及選擇尺寸和計(jì)算時(shí)考慮的一些主要因素進(jìn)行了討論。

雙線； H形鐵路橋墩； 設(shè)計(jì)

1 工程概述

近年來，隨著我國(guó)現(xiàn)代化鐵路的大規(guī)模發(fā)展，鐵路橋墩也在不斷地改進(jìn)，城際鐵路的一個(gè)重要的特點(diǎn)是線路經(jīng)常穿行于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，道路密集、人口稠密，而海口高架特大橋作為海南東環(huán)鐵路中一座重要的橋梁，穿行于?？谑蟹比A城區(qū)，是國(guó)內(nèi)客運(yùn)專線兼顧城際交通，對(duì)其橋墩的設(shè)計(jì)提出了相應(yīng)要求：第一，城市道路主管部門要求鐵路位置與城市主干道完全重合，鐵路橋墩必須在6 m寬的綠化帶內(nèi)，不準(zhǔn)超出。第二，城市景觀要求較高，橋墩過于粗壯顯得不美觀?；谝陨咸囟l件限制，根據(jù)鐵道部鑒定中心批復(fù)意見，?？诟呒軜騽?chuàng)新設(shè)計(jì)了雙線H形輕型橋墩，橋墩限定在6 m綠化帶內(nèi)，整體通透、輕盈(圖1)。此雙線H形輕型橋墩一舉扭轉(zhuǎn)了以往鐵路橋墩“傻、大、粗”的形象，成為?？谝坏漓n麗的風(fēng)景線?，F(xiàn)就H形橋墩設(shè)計(jì)中的一些體會(huì)作一介紹，以供相互交流和研討。

圖1 H形橋墩

2 橋墩設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)思路

雙線H形橋墩的總體設(shè)計(jì)流程如下：(1)選擇墩形；(2)初擬尺寸；(3)計(jì)算墩頂位移、縱橫向剛度；(4)滿足規(guī)范(若不滿足則重復(fù)第2步)；(5)荷載工況組合；(6)橋墩整體穩(wěn)定性檢算、截面配筋計(jì)算(混凝土應(yīng)力、鋼筋應(yīng)力、計(jì)算裂縫)；(7)調(diào)整鋼筋型號(hào)和數(shù)量以滿足規(guī)范確定鋼筋數(shù)量(若配筋不滿足規(guī)范則改變橋墩尺寸重復(fù)第2步)。

H形橋墩墩身的檢算受基礎(chǔ)形式的影響較大，而基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)又受墩底外力的影響，因而墩身的設(shè)計(jì)是一個(gè)反復(fù)試算，逐漸逼近的過程。

2.2 墩身尺寸、墩頂平面尺寸的確定

經(jīng)分析比較，在統(tǒng)一墩身尺寸時(shí)，結(jié)合?？诟呒軜虻牡刭|(zhì)，基礎(chǔ)按樁基礎(chǔ)考慮，對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行試算以確定墩身剛度，再擬定墩身尺寸和坡率，在一定范圍內(nèi)進(jìn)行篩選、檢算最終確定墩身主要尺寸。H形橋墩墩頂橫向盡量與箱梁底部寬度接近，支墊組合高按60 cm設(shè)計(jì)，滿足頂梁千斤頂高度，頂梁千斤頂置于橫橋向支承墊石內(nèi)側(cè)。支承墊石大小按直線和曲線(最小曲線半徑500 m)兩種確定，根據(jù)支承墊石大小確定墩頂平面尺寸。橋墩不區(qū)分頂帽、托盤，采用相切的圓弧均勻過渡，墩身部分均采用直坡設(shè)計(jì)。墩身尺寸在滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的條件下，優(yōu)化尺寸為2.7 m×5.6 m(直線墩)和3.0 m×5.6 m(曲線墩)兩種，在墩頂采用系梁連接，并可作為墩頂檢查平臺(tái)，同時(shí)形成鏤空部分，顯得通透(圖2、圖3)。

2.3 設(shè)計(jì)荷載

2.3.1 恒載及活載

恒載按梁圖提供數(shù)值計(jì)算?；钶d為ZK活載。

2.3.2 橫向搖擺力

橫向搖擺力按主力計(jì)100 kN水平作用于鋼軌頂面計(jì)算。按雙線橋梁只計(jì)任意一線上的搖擺力。

2.3.3 無縫線路長(zhǎng)鋼軌縱向力

伸縮力、撓曲力按主力考慮，斷軌力按特殊荷載考慮。

2.3.4 制動(dòng)力或牽引力

列車制動(dòng)力或牽引力按列車豎向靜活載的10 %計(jì)算，與離心力同時(shí)組合時(shí)列車制動(dòng)力或牽引力按列車豎向靜活載的7 %計(jì)算。雙線只計(jì)單線的制動(dòng)力或牽引力。計(jì)算時(shí)移至支座中心處。

2.3.5 離心力

離心力的計(jì)算設(shè)計(jì)速度取80 km/h，曲線半徑取500 m，按水平向外作用于軌頂以上1.8 m處。

圖2 5～15 m橋墩構(gòu)造(單位: cm)

圖3 墩頂平面(單位: cm)

2.3.6 風(fēng)荷載

按有車和無車兩種考慮，海南省基本風(fēng)壓值取1 200 Pa。

2.3.7 汽車撞擊力

墩柱位于綠化帶中央，有可能受到汽車撞擊，撞擊力順行車方向采用1 000 kN，橫行車方向采用500 kN，兩個(gè)等效力不同時(shí)考慮，作用于路面上1.2 m高度處。

2.3.8 地震力

按多遇地震水平地震加速度0.07g、0.1g對(duì)墩身和基礎(chǔ)驗(yàn)算強(qiáng)度及穩(wěn)定性，按罕遇地震水平地震加速度0.38g、0.57g進(jìn)行延性驗(yàn)算。

2.3.9 工況組合

橋墩設(shè)計(jì)考慮可能的最不利組合情況進(jìn)行計(jì)算。主力加附加力僅考慮主力與一個(gè)方向(順橋向或橫橋向)的附加力相結(jié)合?？拐痱?yàn)算時(shí)，分別考慮順橋向和橫橋向的的水平地震作用。

2.4 配筋計(jì)算

在計(jì)算出各種行車工況、地震力工況下橋墩各種荷載組合值后，按最不利截面內(nèi)力值進(jìn)行配筋計(jì)算，計(jì)算公式采用TB 10002.3-2005《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算出混凝土正應(yīng)力、受壓鋼筋應(yīng)力、受拉鋼筋應(yīng)力、截面裂縫寬度。并使配筋結(jié)果滿足規(guī)范各項(xiàng)要求。?？诟呒軜騂形橋墩位于7度、8度地震區(qū)，水平地震基本加速度Ag=0.2g、0.3g，作為鋼筋混凝土橋墩進(jìn)行了延性設(shè)計(jì)，墩身主筋全截面配筋率不小于0.5 %，不大于4 %，對(duì)橋墩底部塑性鉸區(qū)域箍筋進(jìn)行了加強(qiáng)，加強(qiáng)高度為截面高度。配筋結(jié)果見表1，鋼筋布置示意見圖4。

表1 配筋結(jié)果

2.5 附屬設(shè)施

為了便于檢查及維修，墩頂系梁上設(shè)置圍欄。梁部與系梁間設(shè)置檢查梯，檢查梯與梁、橋墩的連接形式采用栓接，以適應(yīng)梁部變形。

3 結(jié)束語

通過對(duì)雙線H形橋墩的設(shè)計(jì)，筆者對(duì)規(guī)范、規(guī)定以及地震區(qū)鋼筋混凝土橋墩的抗震設(shè)計(jì)有一定的認(rèn)識(shí)和了解，希望能對(duì)類似的鐵路橋墩設(shè)計(jì)有一定的啟迪。

圖4 墩身鋼筋布置圖示意(Ag=0.2g)

[1] 鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院. 鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)·橋梁墩臺(tái)[M]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，1999.

[2] TB 10002.1-2005 鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，2005.

[3] TB 10002.3-2005 鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，2005.

[4] GB 50111-2006 鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2006.

U442.5+4

A

[定稿日期]2017-06-06

趙雨(1982～)，男，大學(xué)本科，工程師，從事橋梁設(shè)計(jì)工作。

本刊啟事

《四川建筑》雜志系國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行的中文期刊，《四川建筑》編輯部是唯一的編輯出版單位。本刊編輯部從未委托任何中介公司代理稿件推薦工作，更未委托其代收稿件版面費(fèi)，特此聲明，恭請(qǐng)廣大作者注意，以免上當(dāng)受騙。

《四川建筑》編輯部地址：四川省成都市金牛區(qū)解放路二段95號(hào)

電 話：028-83336908

投稿信箱：scjzbjb@vip.163.com

郵 編：610081

《四川建筑》編輯部