4 橫向剛度
控制橋梁設計的要素除結構本身的強度和穩(wěn)定性需要外,橫向剛度控制值的選取,在一定程度上決定了橋梁設計的經濟性。像本橋這種高墩、大跨度結構尤其如此。其橫向剛度及動力性能是本橋設計中重點關心的問題。橫向剛度用什么指標控制,國內尚無統(tǒng)一標準。根據鐵道部有關文件規(guī)定,本橋在設計時,采用橫向自振周期控制,同時檢算墩頂位移和跨中橫向位移,并進行車橋動力分析。在橫向剛度計算中考慮了主橋墩、梁的共同作用。6號、9號、10號墩基礎為樁基礎,考慮樁土的相互作用,按照剛度等效的原則,將群樁基礎等代轉換為同等作用效果的門式剛架,采用空間桿系有限元法計算主橋墩、梁整體自振特性,本橋橫向第Ⅰ振型自振周期Ｔ1=1.553ｓ<[Ｔ1]=1.70ｓ;主墩墩頂位移Δ=34.2ｍｍ<0.8(5Ｌｐ);跨中水平位移Δ=25ｍｍ<ＬＰ/4000。橫向剛度問題的實質是車橋共同作用的動力問題,本橋采用國內外車輛部門有關列車走行安全性和平穩(wěn)性評估標準,對車橋時變系統(tǒng)進行空間動力分析。采用客車以120ｋｍ/ｈ、140ｋｍ/ｈ的速度,貨車以80ｋｍ/ｈ的速度過橋3種工況進行計算分析。列車脫軌系數為0.51;輪重減載率為0.48;列車心盤橫、豎向加速度分別為0.241ｇ、0.154ｇ;橫、豎向斯佩林舒適度指標為3.31;車橋系統(tǒng)振動響應在規(guī)定的行車安全、平穩(wěn)的控制指標以內。雖然本橋寬跨比1/20.8<1/20,經計算分析本橋仍具有足夠的橫向及豎向剛度,列車走行具有良好的安全性和舒適性。
5 懸臂施工檢算
該橋墩高、跨度大、風大,為確保結構在施工過程中的安全,設計中對懸臂施工的各階段特別是懸臂狀態(tài)下可能出現的不利情況進行了檢算,并對橫向風力作用下梁體及橋墩的扭轉強度和穩(wěn)定性進行了檢算。施工階段最不利狀態(tài)所受荷載按如下幾種情況考慮:(1)一側達到懸臂,灌筑最后一節(jié)梁段混凝土,并計入沖擊系數,另一側滯后一個梁段;(2)考慮施工尺寸誤差、梁重的變異性,超前一側梁段自重增大5%;(3)滯后一側掛籃突然墜落,沖擊系數2.0;(4)超前一側作用向下風力;(5)橫向風力最不利狀態(tài):懸臂一側有風力,另一側無風力。臨時支座是懸臂施工的重要結構,要承受施工中產生的不平衡彎矩,同時也要便于拆除。按以上幾種工況進行設計計算,充分保障施工安全順利進行。
6 抗震分析
對于連續(xù)結構橋梁的抗震計算,目前規(guī)范還沒有具體的規(guī)定。結合花土坡特大橋工程進行了高墩大跨連續(xù)梁的抗震分析研究。用轉動彈簧模擬地基的約束,根據橋址處的地質情況,按Ⅱ類場地土進行反應譜分析。以墩(8號墩)為例?？芍?地震烈度為7、8度時,按抗震規(guī)范所計算的橋墩截面混凝土和鋼筋應力均未超出允許值,從現行抗震規(guī)范的計算方法來看,花土坡特大橋的設計是安全的。
7 結 語
花土坡特大橋地質條件復雜,集高墩、大跨于一體,是西南山區(qū)鐵路橋梁的典型代表。該橋在具有足夠的橫向剛度的前提下,突破了寬跨比1/20的限制。通過本橋的設計,為今后高墩、大跨度鐵路預應力結構的設計提供了有益的經驗。該橋已于2000年8月建成,并于2001年11月進行了靜動載試驗,實測各項指標均在規(guī)范要求以內。該橋承載力具有足夠的安全儲備,動力性能良好
控制橋梁設計的要素除結構本身的強度和穩(wěn)定性需要外,橫向剛度控制值的選取,在一定程度上決定了橋梁設計的經濟性。像本橋這種高墩、大跨度結構尤其如此。其橫向剛度及動力性能是本橋設計中重點關心的問題。橫向剛度用什么指標控制,國內尚無統(tǒng)一標準。根據鐵道部有關文件規(guī)定,本橋在設計時,采用橫向自振周期控制,同時檢算墩頂位移和跨中橫向位移,并進行車橋動力分析。在橫向剛度計算中考慮了主橋墩、梁的共同作用。6號、9號、10號墩基礎為樁基礎,考慮樁土的相互作用,按照剛度等效的原則,將群樁基礎等代轉換為同等作用效果的門式剛架,采用空間桿系有限元法計算主橋墩、梁整體自振特性,本橋橫向第Ⅰ振型自振周期Ｔ1=1.553ｓ<[Ｔ1]=1.70ｓ;主墩墩頂位移Δ=34.2ｍｍ<0.8(5Ｌｐ);跨中水平位移Δ=25ｍｍ<ＬＰ/4000。橫向剛度問題的實質是車橋共同作用的動力問題,本橋采用國內外車輛部門有關列車走行安全性和平穩(wěn)性評估標準,對車橋時變系統(tǒng)進行空間動力分析。采用客車以120ｋｍ/ｈ、140ｋｍ/ｈ的速度,貨車以80ｋｍ/ｈ的速度過橋3種工況進行計算分析。列車脫軌系數為0.51;輪重減載率為0.48;列車心盤橫、豎向加速度分別為0.241ｇ、0.154ｇ;橫、豎向斯佩林舒適度指標為3.31;車橋系統(tǒng)振動響應在規(guī)定的行車安全、平穩(wěn)的控制指標以內。雖然本橋寬跨比1/20.8<1/20,經計算分析本橋仍具有足夠的橫向及豎向剛度,列車走行具有良好的安全性和舒適性。
5 懸臂施工檢算
該橋墩高、跨度大、風大,為確保結構在施工過程中的安全,設計中對懸臂施工的各階段特別是懸臂狀態(tài)下可能出現的不利情況進行了檢算,并對橫向風力作用下梁體及橋墩的扭轉強度和穩(wěn)定性進行了檢算。施工階段最不利狀態(tài)所受荷載按如下幾種情況考慮:(1)一側達到懸臂,灌筑最后一節(jié)梁段混凝土,并計入沖擊系數,另一側滯后一個梁段;(2)考慮施工尺寸誤差、梁重的變異性,超前一側梁段自重增大5%;(3)滯后一側掛籃突然墜落,沖擊系數2.0;(4)超前一側作用向下風力;(5)橫向風力最不利狀態(tài):懸臂一側有風力,另一側無風力。臨時支座是懸臂施工的重要結構,要承受施工中產生的不平衡彎矩,同時也要便于拆除。按以上幾種工況進行設計計算,充分保障施工安全順利進行。
6 抗震分析
對于連續(xù)結構橋梁的抗震計算,目前規(guī)范還沒有具體的規(guī)定。結合花土坡特大橋工程進行了高墩大跨連續(xù)梁的抗震分析研究。用轉動彈簧模擬地基的約束,根據橋址處的地質情況,按Ⅱ類場地土進行反應譜分析。以墩(8號墩)為例?？芍?地震烈度為7、8度時,按抗震規(guī)范所計算的橋墩截面混凝土和鋼筋應力均未超出允許值,從現行抗震規(guī)范的計算方法來看,花土坡特大橋的設計是安全的。
7 結 語
花土坡特大橋地質條件復雜,集高墩、大跨于一體,是西南山區(qū)鐵路橋梁的典型代表。該橋在具有足夠的橫向剛度的前提下,突破了寬跨比1/20的限制。通過本橋的設計,為今后高墩、大跨度鐵路預應力結構的設計提供了有益的經驗。該橋已于2000年8月建成,并于2001年11月進行了靜動載試驗,實測各項指標均在規(guī)范要求以內。該橋承載力具有足夠的安全儲備,動力性能良好