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浅谈大吨位曲线转体桥梁设计

更新时间:2016-07-05

0 引言

近几年我国高速铁路快速发展,目前铁路网已基本形成,随着城市不断的扩张,城市路网与铁路网交叉的现象越来越多,为保证铁路运输安全,提高铁路运输效率,同时又不影响市政道路的正常建设,交叉节点的设计显得格外重要。根据铁路总公司的发文,在已建成的高速铁路(含客运专线,城际铁路)、新建设计时速200km铁路及相关联络线、动车走行线的无咋轨道区段路基和有可能破坏地基加固效果的有咋轨道区段路基及各种过渡段,禁止框架顶进下穿;确须修建公路上跨铁路立交桥时,应采用上跨结构转体施工方案。

桥梁转体施工是上世纪40年代以后发展起来的一种架桥工艺,因为它施工快速安全、不中断通车等特点,在我国公铁交叉中被广泛采用,目前已建成200多座。根据桥梁结构的转动方向,它可分为竖向转体施工法、水平转体施工法(简称竖转法和平转法)以及平转与竖转相结合的方法,其中以平转法应用最多,而平转施工的连续梁桥通常为直线对称结构。福清市清繁大道跨杭深线立交桥平面位于半径2500m的圆曲线上,本文对该桥的设计、计算进行了详细的介绍说明。

(3)碾压机具组合。碾压机具组合形式对路面压实度有较大影响,该高速公路设计三种碾压机具组合并检测碾压后路面压实度。三种碾压方案路面压实度均超过95%,符合规范要求,第二种方案在第一种方案的基础上增加钢轮压路机振动碾压,压实效果明显提升,第三种方案在第二种方案的基础上增加胶轮压路机吨位,在碾压遍数相同情况下压实效果也得到一定提升。GTM法沥青混合料配合比设计其密度较大,但通过合理的碾压工艺可完全满足规范要求。

1 工程概况

福清市清繁大道是连接沈海高速公路与长福高速公路的重要交通枢纽,而上跨杭深线立交桥是清繁大道的重要节点。本工程桥梁分左右幅上跨杭深线(交叉处铁路桩号 K911+332,K911+370),交叉角度分别为 61°、60°,其中左线桥长581m,右线桥长552m,跨铁半径2500m。跨越处铁路为杭深线标准路基段,双线,为国铁Ⅰ级双线电气化铁路干线,为尽量减小对杭深线影响,经过多种桥梁

方案的比较,最后选用2-85mT构,转体施工工艺。

2 结构概况

G——转体总重力(kN);

The authors declare no competing financial interests.

上部结构为变高连续箱梁,梁体各控制截面梁高分别为:边跨直线段截面最低点处梁高为3.4m,中支点梁高为8.7m,梁底按1.6次抛物线变化;箱梁顶宽18.95m,根部底宽7.71m。箱梁横截面为单箱双室斜腹板截面。顶板厚 28cm,腹板厚分别为 45cm、65cm、80cm、100cm,底板厚由跨中的30cm按1.6次抛物线变化至中支点梁根部的140m,中支点处局部加厚到170cm;全桥共设4道横隔梁,分别是中支点处2道、端支点处各1道。中支点处设置厚0.8m的横隔梁,边支点处设置厚1.5m的端隔梁,隔板设有孔洞,供检查人员通过。

3 转体桥设计要点

3.1 上部结构

(1)设计荷载的选取

内毒素或脂多糖(LPS)是多数革兰氏阴性细菌细胞壁的组成成分[1-2]。约有三分之一的败血症休克患者来源于革兰阴性菌感染,并有较高死亡率[3]。通常认为,LPS只能通过与细胞膜TOLL样受体4(LR4)结合后才能将刺激信号传导至细胞内进而导致炎症发生[4-6]。然而,有文献表明TLR4并不是导致细胞炎性死亡的唯一途径[7-8]。

(2)截面尺寸的设计

随着进入9月份,尿素心理价位逐渐形成,看跌情绪也随着局部厂家探涨操作而缓解。后市关注点围绕开工率、国际市场、成本、政策等方面展开。国内农业需求或有一定好转,不否认价格“涨有压力、跌有支撑”,至少在窄幅盘整期间,传统主产区尿素出厂报价或将站在1900元/吨以上。

图1 桥梁立面布置图

图2 桥梁平面布置图

D——牵引力偶臂(m);

如果这种“流水线”教育模式普遍存在的话,对我们的民族何其戕害。老杆从最基本的识字开始教起,然而字典连县城都没有。不认字又能怎么办呢?抄字典。这是识字最好的办法,连这个最好的办法也是抄,独立思考的前提根本不存在。抄好了,带回去,以后还有更大的字典,还要抄。对文化的极端渴望反映出文化知识的极端贫穷。当老杆在讲解如何写作时,画面上只有上学两个字,强烈的画面对比不禁让人发问,上学到底要学什么?老杆被辞退离开时,把字典送给了王福,却告诫他,不要抄,连字典也不要抄。

根据公路规范条文说明及相关研究成果,车辆在撞击护栏后,一般情况沿护栏向前滑动或向左(向内)侧翻,同时还有越过护栏、向右(向外)可能性。当超载、超速货运汽车与第一道防撞护栏发生碰撞后,由于剧烈的撞击,车上的物品有可能往桥外散落,货车也有向外(向右)侧翻可能,考虑散落的物品或侧翻的货车仍留在桥面上,不至于跌下铁路,因此两道护栏间应有一定的距离。根据我国车辆外轮廓尺寸,两道护栏间距至少为1.5m,还需在外侧防撞护栏顶上设置高防抛网。

3.2 转动体系结构设计

第三,企业动力待提高。我国大型矿山少,中小型矿山居多,不少矿山履行社会责任的观念和能力缺乏,只重视企业的局部效益,忽视了周边的生态效益和发展的综合效益,滥采乱挖、无证越界开发仍有发生 [22]。还有些矿山处于两省区交界,由于政策不协调、治理不同步导致绿色矿山建设成效不突出。与发达国家相比,我国矿山企业技术水平普遍不高,信息化建设滞后,“三率”指标偏低,绿色化道路的基础较差。自2012—2017年,国内外矿业市场不景气,矿山效益持续下跌,地质勘查和固定资产投资积极性不高,绿色矿山建设的资金缺口大且成本高,企业积极性不足,见图3。

(1)下转盘

图3 标准横断面图

下转盘为支撑转体结构全部重量的基础,转体完成后,与上转盘共同形成基础。下转盘采用C40混凝土。下转盘上设有转体系统的下球铰、环形下滑道及千斤顶反力座。

(2)球铰的制造与安装

转体结构主要由下几个部分组成下转盘、球铰、上转盘和转体牵引系统等组成。

球铰由上下两块刚质球面板组成,上面板为凸面,通过圆锥台与上部的牵转盘连接,上转盘就位于牵转盘上;下面板为为凹面,嵌固于下转盘顶面。上、下面板均为40mm厚钢板压制而成的球面。球铰吨位约15000t。

(3)上转盘

上转盘与桥墩连接,当混凝土达到设计强度后,进行整个转体系统支承体系的转换,使转台支承于球铰上。

3.3 转体球铰偏心设计

本桥位于半径2500m的圆曲线半径上,转体跨度大,桥梁宽度大,与铁路斜交,主梁重心与桥墩中心偏离,因此如何保证转体时结构的平衡,是球铰设计的重点,本次设计主要通过球铰预偏心的方法,保持转体时结构的平衡。

(2)烘干燥筒体长,都为32 m,增加了钛铁矿的烘干时间,钛铁矿在炉中的烘干时间大约30 min,因此可用较低的烟气温度都可达到烘干的目的;

图4 全桥计算模型

3.4 转体牵引力设计

根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)中15.5.3转体的牵引力计算:

式中:T——牵引力(kN);

清繁大道跨既有杭深线梁为85+85(m)两跨T型刚构,桥宽 18.95m,转体长度为73.5+73.5(m),两侧边支点现浇段为8.5m,合拢段长2.92m,球铰吨位约15000t,采用水平转体施工法。

结合相关文献发现,学生数据分析观念的培养策略大多聚焦在教学策略上,并概括如下:其一,通过开展数学活动,经历统计的过程;其二,引导学生根据背景问题选择合适的方法,体会统计的思想[16];其三,根据统计目的做实验,体会统计思维与确定性思维的差异[17];其四,注重统计概率与数与代数、图形与几何之间的联系,体现整体性和综合性[18];其五,注重与信息技术相结合,有效地改进教学的方式[19].

R——铰柱半径(m);

根据 《高速铁路设计规范》(TB10621-2014)7.6节规定跨线桥及其相邻两跨的汽车设计荷载采用相应标准设计荷载的1.3倍。因此跨铁桥梁的结构尺寸设计要比常规公路桥梁更加严格,本工程采用大型有限元软件midas civil建模分析,经过检算比较,本工程中最终支点梁高与跨径的比值确定为1/9.77,边支点梁高与跨径的比值确定为1/25,结构在承载能力极限状态及正常施工极限状态下均满足规范要求。

根据相关资料,在按规范设置桥梁护栏的情况下,即使是最高的SS防撞等级,车辆也仍有可能越出护栏,因此《高速铁路设计规范》(TB10621-2014)要求须加强防撞护栏设计。结合本工程实际情况设置两级防撞系统,第一道防护栏经受冲逸车辆的首次碰撞,消耗其大部分或一部分能量,第二道防护栏经受冲逸车辆的第二次碰撞,消耗其全部能量,阻止车辆和物品坠入桥下高铁线路的可能性,保证高铁运营的安全。

f——摩擦系数。

根据计算得启动时所需要的牵引力为T=7863kN;转动时所需要的牵引力T=5897kN。

本工程采用大型有限元软件midas civil建立全桥模型,计算分析得出正常使用极限包络状态下两肢桥墩中心处墩底合力N=140420kN,横桥向弯矩M=54100kN·m,球铰中心相对桥墩中心向曲线内侧横桥向偏心距e=M/N=0.385m。

3.5 球铰计算分析

采用fea建立实体模型,并做适当简化。

按两种工况建立模型:①转体时的实际工况,上、下转盘通过球铰传力,上、下转盘建立竖向受压刚性连接;②临时支撑未拆除前的极端工况,球铰脱空,完全不受力,全部荷载由沙箱等临时支撑传递给下转盘。

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截取部分计算结果如下:

图5 下转盘主拉应力

图6 上转盘底主拉应力

从应力分析结果来看,上下转盘正应力、主拉应力、主压应力均满足规范要求。

整个滤尘以及除尘系统的风源都由真空源(风机)提供,风机的主要参数一般由风量与风压两个参数确定.风量的计算公式为:

4 总结

清繁大道跨既有杭深线桥,不同于一般的市政桥梁,其桥梁设计需要根据铁路规范进行专门的特殊设计,还应根据线路及地形实际进行方案比选。本工程通过转体结构预设偏心,有效解决了大曲线半径大跨度桥梁转体施工时的平衡和稳定性问题,降低了施工风险,在设计过程中,总结以下几点经验:

(1)在已建成的高速铁路修建公路上跨铁路立交桥时,应采用上跨结构转体施工方案。

(2)跨线桥及其相邻两跨的汽车设计荷载采用相应标准设计荷载的1.3倍。

(3)跨线桥桥面应考虑两道防护,阻止车辆和物品坠入桥下高铁线路的可能性,保证高铁运营的安全。

(4)大曲线半径大跨度桥梁,应通过预设偏心有效平衡结构自重偏心和扭转。

参考文献

[1]TB10621-2014,高速铁路设计规范[S].北京:中国铁道出版社,2014.

[2]JTG/T F50-2011,公路桥涵施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2011.

[3]JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[4]袁娜,周志亮.大跨小曲线半径转体桥转体系统设计要点[J].都市快轨交通,2014(1):99-103.

[5]张联燕.桥梁转体施工[M].北京:人民交通出版社.

[6]陈宁,韩占春.大吨位单铰双幅同步转体施工综述[J].天津建设科技,2009(1):25-28.

林信武
《福建交通科技》 2018年第02期
《福建交通科技》2018年第02期文献

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