高烈度區軌道交通曲線連續剛構設計分析

劉騫儒

摘? 要：文章著重介紹了某高地震烈度區軌道交通高架段（59+100+57）m曲線連續剛構的設計，包括結構尺寸擬定、靜力計算、動力計算等。

關鍵詞：高烈度;曲線;連續剛構;預應力

中圖分類號：TM76? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）36-0086-02

Abstract： This paper focuses on the design of the（59+100+57） m-curve continuous rigid frame of the elevated section of rail transit in the high seismic intensity area， including the structure size， static calculation and dynamic calculation.

Keywords： high earthquake intensity; curve; continuous rigid frame; prestressing force

1 工程概況

軌道交通高架區間上跨雙向六車道高速公路，曲線半徑500m，橋梁高度26m， 抗震設防烈度為8度，地震動峰值加速度值為0.20g，采用結構為（59+100+57）m連續剛構，該橋為高架區間的控制性工程。

2 主要技術標準

（1）橋梁主體結構設計使用年限為100年。

（2）設計最高運行速度：

80km/h。

（3）線路：雙線線路，線間距4.2m，位于R=500m的圓曲線、緩和曲線和直線上。

（4）車型及編組：B型車，設計荷載采用6輛編組，列車軸重≤140kN。

3 主要結構尺寸

3.1 連續箱梁構造

（1）結構尺寸：梁體采用單箱單室、直腹板、變截面箱形結構，一聯總長217.165m（含梁縫），邊支座中心至梁端距離0.75m，計算跨度為（59.150+100+57.715）m，箱梁頂寬10.3m，底寬6.3m，中支點梁高5.8m，跨中及邊支點梁高為3.2m，梁底曲線采用二次拋物線。懸臂長為2.0m，頂板厚0.35～0.7m，底板厚0.35～1.1m，腹板厚0.43～1.2m，邊支座中心橫向間距為4.6m，全聯梁在中支點和邊支點處設置橫隔板，橫隔板均設置過人洞，中支點處橫隔梁厚3.0m，邊支點橫隔梁厚1.5m，因本聯梁位于曲線上，在中跨跨中設置0.5m的中隔墻。

（2）梁段劃分：梁段按施工順序共劃分為13種43個梁段，懸臂澆筑法施工。

（3）梁體曲線曲做，橫向結構尺寸保持徑向不變，支座沿徑向布置，見圖1。

（4）中墩為剛構墩，采用矩形截面實體墩，縱向寬

300cm，橫向630cm，橫向與梁底同寬。邊墩上設置支座，墩型為花瓶型，構造同本段落簡支梁墩型。墩底縱向330cm，橫向420cm。基礎均采用鉆孔灌注樁。

3.2 預應力體系

梁體按縱、豎雙向預應力體系設計，縱向按全預應力構件設計。

縱向預應力筋采用鋼絞線，抗拉強度標準值fpk=1860MPa，彈性模量Ep=1.95×105Mpa，其技術條件應符合《預應力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224-2014）的規定。

豎向采用JLM-32精軋螺紋鋼錨具，抗拉強度標準值為fpk=830MPa，彈性模量為Ep=200GPa，其技術條件符合GB/T20065-2006標準的要求。

4 結構分析

4.1 計算參數及荷載

（1）混凝土：箱梁采用C55混凝土，混凝土彈性模量為3.60x104MPa，考慮恒載增大系數后容重采用26.5kN/m，極限抗壓強度37.0MPa，極限抗拉強度3.30MPa。環境相對濕度70%，預應力梁二期恒載加載齡期不小于60天，徐變齡期計算至3600天。

（2）預應力鋼筋：縱向、豎向預應力鋼束管道摩阻系數μ=0.23，管道偏差系數k=0.0025。縱向預應力鋼束一端錨具回縮6mm，松弛損失0.03σcon，豎向預應力鋼束一端錨具回縮1mm，松弛損失0.05σcon。

（3）活載：活載綜合影響系數按鐵路基本規范計算。

（4）基礎不均勻沉降：考慮相鄰兩橋墩基礎不均勻沉降值取1cm。

（5）溫度力：整體升溫按25℃考慮，整體降溫按20℃考慮（不含混凝土收縮影響），混凝土線膨脹系數為0.00001，橋面板升溫7℃對結構的影響。

（6）施工臨時荷載：掛籃重（含施工機具、人員等），每套掛籃按700KN考慮。

4.2 靜力計算

采用西南交大編制的《曲線橋梁結構分析系統》（ASCB）程序對箱梁進行施工階段和運營階段的縱向平面靜力分析計算。梁部計算模式共劃分108個單元，109個節點，共33個施工階段，全橋梁部采用C55混凝土，考慮混凝土的收縮徐變，分別考慮主力、主力+附加力兩種荷載組合。

4.2.1 箱梁縱向計算

由于地質條件相對較好，近似按承臺底部固接考慮，主墩與主梁固接。按《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范》要求分別對混凝土和預應力鋼束的各項指標進行控制。

4.2.2 箱梁橫向分析

箱梁橫向按支承在主梁腹板中心線下緣的箱形框架計算，由于箱梁為單箱單室截面，兩道腹板下緣的支承剛度相同，據此檢算頂板底板腹板的厚度并配置鋼筋。

5 動力分析

采用Midas Civil建立全橋模型，分別對梁體的扭轉變形、整體結構的自振頻率、多遇地震、罕遇地震進行了計算，見圖2。

通過表1，可以看出該橋橫向一階自振周期2.0s。要想減小橫向自振周期，在其上部結構一定的情況下就必須增加下部結構的剛度，也就是增加下部結構的尺寸。但是增加下部結構的尺寸的同時下部結構的質量也在相應增加，這對減小該橋的自振周期又是不利的。自振周期隨下部結構尺寸的增加變化非常緩慢。結合今年來在客貨共線鐵路、高速鐵路的大量連續剛構的設計總結的經驗，采取了適當的自振周期要求。

在常規力和多遇地震作用下，剛構墩和邊墩均處于彈性狀態。在罕遇地震作用下，采用延性設計，橋墩發生屈服。按這目標進行墩身配筋計算，橋墩的位移延性比滿足規范要求。

6 結束語

本橋的設計表明曲線連續剛構能很好適應軌道交通的線路平面要求，強度、剛度、穩定性的各項計算結果滿足規范要求，而且跨越能力強，對高等級公路施工干擾小。曲線連續剛構值得在后續的軌道交通高架橋梁建設中大力推廣。

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