中交第三航务工程局有限公司 上海 200030
摘要：新建连盐铁路中山河特大桥，根据桥址自然环境、水文、通航等建设条件，设计采用（60+100+60）m预应力混凝土连续梁跨越中山河；梁部采用单箱单室直腹板变高度箱型梁；本文以此工程为背景，介绍其结构设计、结构静力分析、结构的关键构造、施工方法、大临工程设计等，可为此类连续梁设计及施工提供参考。
关键词：预应力混凝土连续梁；结构设计；静力分析；关键构造；大临工程
1工程背景及概况
新建连盐铁路北起连云港，南接盐城。本工点上跨中山河。河道现状横断面呈梯形，顶宽48m，底宽45m，深5m，规划河顶宽60m，河底宽45m，规划河底高程为-2.50m，流向自右向左，现状为等外级通航。根据《连盐铁路通航批复》规划为四级航道，规划通航净宽及净空为60×7.5m，与水流方向夹角右前角为86°。
桥址范围内地形较平坦，地层主要为软塑－硬塑黏土、软塑-硬塑粉质黏土、流塑淤泥质粉质黏土，稍密－密实粉土，稍密－密实的粉砂，密实的细、粗砂，场地土类型为软弱土，该场地为Ⅳ类场地。土壤最大冻结深度为0.3m。工点内未发现对工程有影响的不良地质。设计结合线路平纵、水文、航道等建设条件，采用（60+100+60）m预应力混凝土连续梁跨越中山河主河槽及边滩。
（60+100+60）m预应力混凝土连续梁，桥梁立面布置见图1。
图1 桥梁立面布置图（cm）
2主要技术标准及设计荷载
2.1主要技术标准
（1）线路等级：Ⅰ级铁路；
（2）设计速度：客车200km/h，货车120km/h；
（3）线路情况：有砟轨道，双线；
（4）设计活载：中活载。
2.2设计荷载
（1）恒载
恒载主要包含结构自重、二期恒载、收缩徐变及基础不均匀沉降。二期恒载重量包括桥上有砟轨道线路设备重，以及防水层、保护层、人行道栏杆、挡砟墙等附属设施重量。桥上二期恒载q=163.86kN/m。支座不均匀沉降边墩按1.5cm考虑，中墩按2.0cm考虑。
（2）活载
列车竖向静活载：采用中－活载图式，横向计算时取特种活载，轮重分布宽度纵向取1.5m。
（3）附加力
附加力主要包括风力、温度荷载。其中风力按《铁路桥涵设计基本规范》（TBl0002．1-2005）第4.4.1条计算。温度荷载按《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范}（TBl0002．3—2005）计算，施工合龙温度按照5℃～15℃考虑，梁体按均匀升温25℃、降温25℃计算，顶板不均匀升温5℃。
（4）施工荷载
挂篮、施工机械及人群荷载等按90t计算，挂篮前支点距离梁端0.5 m；合龙段劲性骨架及模板按40t计。
0号块及边跨现浇段施工荷载包括施工人员、材料、机具荷载：1.0kN/m2，模板自重按8kN/m2。
荷载组合
主力：自重＋二期恒载＋预加力+收缩徐变+支座不均匀沉降+列车活载；
主力+附加力：主力+温度力。
分别按最不利荷载组合进行检算。
3梁部设计
3.1主梁构造
主梁全长221.7m，计算跨度为（60+100+60）m，支座到梁端0.75m，梁缝0.1m；箱梁横截面采用单箱单室直腹板型式，箱梁顶宽12.3 m，底宽7.0m；端支座处及边跨直线段和跨中处为4.5m，中支点处梁高7.5m，梁高按圆曲线变化，圆曲线半径R=309.667m；全桥顶板厚40cm，腹板厚分别为60cm、80cm、100cm，底板厚由跨中的40cm按圆曲线变化至中支点梁根部的100cm，边支点处加厚到70cm；全桥共设5道横隔梁，分别设于中支点、端支点和跨中截面。中支点处设置厚2.5m的横隔梁，边支点处设置厚1.5m的端隔梁，跨中合拢段设置厚0.8m的中横隔梁。横隔梁处设有孔洞，供检查人员通过。主梁半支点、半跨中截面图见图2。
图2主梁半支点、半跨中截面图（单位：cm）
3.2预应力体系
主梁采用C50混凝土，设置纵向、横向、竖向预应力体系。纵横向预应力体系采用Ⅱ级低松弛高强钢绞线，标准强度为1860MPa，公称直径15.2mm，公称截面积140mm2；管道形成采用金属波纹管成孔。横向锚固体系采用BM15-4（P）5锚具及相应配套的支撑垫板，管道形成采用φ70×19mm扁形金属波纹管成孔。竖向预应力采用φ32预应力混凝土用螺纹钢筋，抗拉强度标准值为830MPa，锚下张拉控制应力为747MPa。锚
5主梁施工主要大临工程设计
主梁采用挂篮悬臂浇筑施工，0号段采用支架原位浇筑，由0号段开始悬灌施工形成两个“T”构，悬灌浇筑至两个边跨合龙段位置，并搭设支架现浇边跨现浇段及合龙段，最后在中跨借助合龙段劲性骨架进行合龙段浇筑，完成主梁施工。下面分别介绍0号段支架、边跨直线段支架、临时支座、合龙段劲性骨架的设计。
5.1 0号段支架设计
0号块支架由立柱、横向联接系、横梁、各类纵梁组成。纵梁、边纵梁采用I36b工字钢，两端支撑在横梁上。横梁采用双I56b，与纵梁焊接后提供施工平台。承受混凝土荷载、纵梁、模板自重及施工荷载，并将荷载传递给立柱。立柱采用φ630×10钢管，下端与承台预埋件连接，立柱间设联接系。0号块支架整体构造见图4、图5、图6。
通过对该整体结构进行空间受力分析。按容许应力法进行检算，该支架系统强度、刚度、稳定均满足相关规范要求。
5.2 边跨直线段支架设计
边跨直线段支架由基础、立柱、横梁、纵向联接系、横向连接系、边纵梁及模板组成。总高12.7m，总宽12.0m，立柱纵向中心距4.5m。
立柱采用Ø630x10mm的钢管，高度为11.655m。立柱与基础采用预埋件连接。
横梁采用双I45b工字钢，与立柱通过焊接连接。
为保证支架的整体稳定，立柱之间分别设置纵向联接系，横向连接系。纵向联接系由水平连系杆和剪刀撑构成，水平连系杆和剪刀撑均采用[20b槽钢，横向连接系采用Ø219x8mm的钢管，均采用焊接与立柱钢管连接。
纵梁、边纵梁均采用I36b工字钢，通过楔形垫铁与横梁连接，提供了施工平台。支架整体构造见图7、图8。
通过对该整体结构进行空间受力分析。按容许应力法进行检算，该支架系统强度、刚度、稳定均满足相关规范要求。
5.3 临时固定支座设计
根据墩顶平面尺寸，墩顶设计2个临时支座，尺寸为6900×700mm，混凝土强度等级为C50。每个支座配置26根Ø32精轧螺纹钢（PSB830）和60根Ø32锚筋，精轧螺纹钢下端埋入墩身1950mm，上端埋入箱梁1700mm；锚筋下端埋入墩身750mm，上端埋入箱梁1500mm。临时固定支座构造见图9、图10。
对撑杆强度和稳定进行检算校核，该结构相关检算内容均满足相关规范要求，施加预应力可保证合龙段混凝土不被拉裂。
6结论
预应力混凝土连续梁因其具有较大的结构刚度、较好的动力特性、较优的经济效益等特点，在铁路中大跨度桥梁中被广泛采用。本文通过连盐铁路跨中山河特大桥工程实例介绍了预应力混凝土连续梁的设计过程，并对其主要大临工程设施的设计方案进行了阐述，希望对同类型的桥梁设计及施工提供参考和借鉴。
参考文献：
[1] TB10002.1-2005铁路桥涵设计基本规范[S].
[2] TB10002.3-2005铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].
[3] 薛杰.京沈客专60 m+4×106 m+60 m预应力混凝土连续梁设计，城市道桥与防洪，2017.4：64-65.
[4] 铁路大跨预应力混凝土连续梁桥设计，四川建筑，2007.09：117-119.
[5] 梁会.高速铁路预应力混凝土连续梁桥设计[J]交通科技，2011（3）：23-25.
论文作者:周腾,周楼
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/23
标签：预应力论文; 荷载论文; 混凝土论文; 支座论文; 支架论文; 立柱论文; 支点论文; 《基层建设》2018年第7期论文;