高速鐵路橋橋梁工程畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、xx大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）高速鐵路橋橋梁工程畢業(yè)設(shè)計(jì)1 緒論1.1 概述自1964年世界上第一條高速鐵路日本東海道新干線建成以來(lái)，日本、法國(guó)、德國(guó)、西班牙、比利時(shí)、英國(guó)、韓國(guó)等國(guó)已經(jīng)建成并投入使用的時(shí)速250km高速鐵路已達(dá)6350多km?？梢哉f(shuō)鐵路客運(yùn)專線是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展到一定程度是適應(yīng)交通運(yùn)輸要求的必然產(chǎn)物。按照國(guó)務(wù)院審議通過(guò)的«中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃»，到2020年，我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)里程將達(dá)到10萬(wàn)km，其中客運(yùn)專線1.2萬(wàn)km。目前已經(jīng)開(kāi)工建設(shè)的京津、武廣、鄭西等高標(biāo)準(zhǔn)的鐵路客運(yùn)專線規(guī)模已達(dá)3200多km。鐵路客運(yùn)專線建設(shè)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，在基礎(chǔ)工后沉降、無(wú)碴軌道技術(shù)

2、、系統(tǒng)集成等方面環(huán)節(jié)多，技術(shù)難度大，雖然有秦沈客運(yùn)專線建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，但尚沒(méi)有采用無(wú)碴軌道客運(yùn)專線系統(tǒng)成熟的經(jīng)驗(yàn)。在客運(yùn)專線鐵路建設(shè)中尚有一些問(wèn)題需要統(tǒng)籌考慮以保證我國(guó)未來(lái)鐵路客運(yùn)網(wǎng)的安全、先進(jìn)和合理。1.2 客運(yùn)專線的線路選線鐵路客運(yùn)專線建設(shè)應(yīng)充分體現(xiàn)“以人為本、服務(wù)運(yùn)輸、強(qiáng)本簡(jiǎn)末、著眼發(fā)展”的鐵路建設(shè)新理念，由于其鐵路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，線路選線的控制因素多，難度大，但線路選線的優(yōu)化與合理性直接關(guān)系鐵路和地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，所以，是客運(yùn)專線建設(shè)重視的首要問(wèn)題。在客運(yùn)專線引入特大、大城市區(qū)段的鐵路，建議加強(qiáng)客運(yùn)專線移入地下的設(shè)計(jì)方案研究。我國(guó)城市擴(kuò)容的潛力很大，這是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，也是我國(guó)人口多的國(guó)情

3、實(shí)際，鐵路作為百年大計(jì)應(yīng)充分考慮今后城市發(fā)展需要，不對(duì)其造成過(guò)多的制約。從國(guó)外高速鐵路的經(jīng)驗(yàn)看，軌道交通在進(jìn)入大城市的主城區(qū)時(shí)，引入地下對(duì)城市的發(fā)展制約相對(duì)要小，比如日本東京、法國(guó)巴黎等國(guó)際都市的地鐵和城郊鐵路大多采用這種方式。由此帶來(lái)的問(wèn)題是鐵路建設(shè)投資成本的增加，到這部分投資的增加主要受益者是城市本身，應(yīng)調(diào)動(dòng)相關(guān)地方政府的積極性，研究確定鐵路與地方政府合理的投資比例加以解決。1.3 京津城際軌道交通工程概況京津城際軌道交通是環(huán)渤海京津冀地區(qū)城際軌道交通網(wǎng)的重要組成部分，也是溝通北京、天津兩大直轄市的便捷通道。線路由北京南站東段引出，沿京津高速公路第二通道至楊村，后沿京山鐵路至天津站，正線全

4、長(zhǎng)113.544km。2005年7月4日正式開(kāi)工建設(shè)，將于2008年奧運(yùn)會(huì)前正式通車運(yùn)營(yíng)，是我國(guó)開(kāi)工建設(shè)并將最早建成的第一條高速客運(yùn)專線鐵路，即一流的工程質(zhì)量、一流的裝備水平、一流的運(yùn)營(yíng)管理。采用國(guó)際上最先進(jìn)的無(wú)碴軌道技術(shù)，確保列車高速平穩(wěn)舒適運(yùn)行，使京津兩地間實(shí)現(xiàn)30分鐘到達(dá)。京津城際軌道交通全線橋梁總長(zhǎng)度100.171km。其中最長(zhǎng)的橋梁為楊村特大橋，全橋長(zhǎng)36.5km；該橋最大跨度大128m.1.4 京津城際軌道交通橋梁工程特點(diǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高全線采用無(wú)雜軌道技術(shù)，橋梁必須滿足高速客運(yùn)專線無(wú)雜軌道鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，橋梁的動(dòng)力性能、剛度指標(biāo)、變形控制等均達(dá)到目前國(guó)內(nèi)鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高水平；橋梁

5、長(zhǎng)度占線路長(zhǎng)度的比例高橋梁總長(zhǎng)度占線路長(zhǎng)度比例達(dá)88.22，其中以32、24m等常用跨度橋梁均占全線橋梁總長(zhǎng)度的90以上；自然條件復(fù)雜，橋梁工程難度大沿線處于華北沖積平原，大部分地段分布有廣泛的軟土和松軟土，地基承載力不高，具有含水量高、壓縮性高、透水性差和強(qiáng)度低的特點(diǎn)；并且處于環(huán)渤海地震帶的中心位置，沿線地震峰值加速度大，并且地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期值普遍較高；沿線又分布大范圍的地震可液化層等復(fù)雜的自然條件；景觀設(shè)計(jì)要求高京津城際軌道交通將建設(shè)成為世界一流的客運(yùn)專線，這不僅要體現(xiàn)在工程結(jié)構(gòu)、技術(shù)裝備本身，還要體現(xiàn)在鐵路主體形象上，必須脫離舊鐵路給人們的印象，況且本線連接北京與天津兩大現(xiàn)代化城市，

6、更應(yīng)該注重景觀效果，體現(xiàn)時(shí)代特征，做好工程建筑美學(xué)和景觀設(shè)計(jì)要求。1.5 客運(yùn)專線中常用跨度橋梁所占比重目前，我國(guó)的鐵路客運(yùn)專線建設(shè)正處于高潮，擬建和在建客運(yùn)專線鐵路項(xiàng)目已達(dá)10條以上。在這些客運(yùn)專線中，橋梁總長(zhǎng)均占線路總長(zhǎng)的30以上，其中以32、24m等常用跨度橋梁均占全線橋梁總長(zhǎng)度的90以上。常用跨度橋梁是指經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,被廣泛應(yīng)用的一種或幾種跨度的簡(jiǎn)支梁或連續(xù)梁橋。綜合各方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素,客運(yùn)專線常用跨度橋梁一般以32、24m跨度為經(jīng)濟(jì)。所以，我國(guó)鐵路客運(yùn)專線具有規(guī)模大、橋梁比重大、常用橋梁跨度為主的特點(diǎn)。綜合以上分析，本設(shè)計(jì)選取京津客運(yùn)專線中常用跨度橋梁進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)。2 橋式方案比

7、選2.1 京津客運(yùn)專線工程概況 京津客運(yùn)專線是環(huán)渤海京津冀地區(qū)城際軌道交通網(wǎng)的重要組成部分，也是溝通北京、天津兩大直轄市的便捷通道。線路由北京南站東段引出，沿京津高速公路第二通道至楊村，后沿京山鐵路至天津站，正線全長(zhǎng)113.544km。其中全線橋梁總長(zhǎng)度100.171km。2.2 京津客運(yùn)專線橋梁工程特點(diǎn)2.2.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求全線采用無(wú)碴軌道技術(shù)，橋梁必須滿足高速客運(yùn)專線無(wú)碴軌道鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，橋梁的動(dòng)力性能、剛度指標(biāo)、變形控制等均達(dá)到目前國(guó)內(nèi)鐵路橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高水平。2.2.2 以橋代路設(shè)計(jì) 由于無(wú)碴軌道客運(yùn)專線鐵路沉降控制標(biāo)準(zhǔn)高，路基工程對(duì)沉降的控制難度更大，京津客運(yùn)專線沿線分布較為廣

8、泛的軟土和松軟土，沉降控制問(wèn)題更加突出。根據(jù)武廣、鄭西客運(yùn)專線，京津客運(yùn)專線橋梁總長(zhǎng)占線路總長(zhǎng)度約88；武廣客運(yùn)專線橋梁總長(zhǎng)占線路總長(zhǎng)度約40.6；鄭西客運(yùn)專線橋梁總長(zhǎng)占線路總長(zhǎng)度約45.7。隨著我國(guó)高速鐵路的發(fā)展，土地資源的保護(hù)，考慮環(huán)境保護(hù)等多種問(wèn)題，未來(lái)客運(yùn)專線將必然涉及平原、丘陵和山地等不同環(huán)境地形，以橋代路建設(shè)新理念具有十分重要的意義。2.2.3 客運(yùn)專線沿線自然條件復(fù)雜，橋梁工程難度大沿線處于華北沖積平原，大部分地段分布有廣泛的軟土和松軟土，地基承載力不高，具有含水量高、壓縮性高、透水性差和強(qiáng)度低的特點(diǎn)。沿線黏性土土層厚，可達(dá)數(shù)十米甚至百米以上。對(duì)這些土層地段在設(shè)計(jì)時(shí)需進(jìn)行地基的穩(wěn)

9、定及沉降驗(yàn)算，并采取相應(yīng)的措施。由于無(wú)碴軌道對(duì)沉降提出了更高的要求，所以本線橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)難度不同于一般線路。京津地區(qū)處于環(huán)渤海地震帶的中心位置，沿線地震峰值加速度為0.2g和0.15g，并且地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期值普遍較高；況且沿線分布大范圍的地震可液化層，使得橋梁地震作用影響嚴(yán)重。京津地區(qū)由于多年來(lái)對(duì)地下水進(jìn)行過(guò)度開(kāi)采，正在引起局部區(qū)域性地面整體沉降，其對(duì)橋梁工程會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)期性的影響且難以預(yù)測(cè)。所以，京津地區(qū)復(fù)雜的地形條件更加大了本線橋梁工程的難度。2.2.4 工程景觀設(shè)計(jì)要求京津城際軌道交通將建設(shè)成為世界一流的客運(yùn)專線，這不僅要體現(xiàn)在工程結(jié)構(gòu)、技術(shù)裝備本身，還要體現(xiàn)在鐵路主體形象上，必須脫離老

10、鐵路給人們的老印象，況且本線連接北京天津兩大現(xiàn)代化城市，更應(yīng)該注重景觀效果，體現(xiàn)時(shí)代特征，做好工程建筑美學(xué)和景觀設(shè)計(jì)要求。2.3. 常規(guī)橋梁式樣、孔徑選擇京津城際軌道交通全線采用無(wú)碴軌道結(jié)構(gòu)，由于本線廣泛采用軟土、松軟土地基，且處于環(huán)渤海中心帶的中心位置，部分地段由于抽取地下水造成區(qū)域性地面沉降，加之施工工期短。為保證鐵路運(yùn)營(yíng)的安全，維修的便捷，需要綜合分析，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選用合理的常用跨度橋梁梁型、梁跨。 在本橋設(shè)計(jì)中，主要結(jié)合本地區(qū)的地質(zhì)情況和橋高情況，再充分考慮橋梁技術(shù)條件、橋梁景觀、多種施工方法、經(jīng)濟(jì)合理工期和施工組織前提下，對(duì)于常用跨度橋梁考慮了箱梁和t梁，鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝

11、土結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)支和連續(xù)及小跨度剛構(gòu)等多種形式進(jìn)行了綜合的分析比選。由于比選內(nèi)容龐大，繁雜，因此將整個(gè)比選分兩大部分。第一部分為常用跨度簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。比較內(nèi)容見(jiàn)表2.1表2.1常用跨度簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁的施工技術(shù)比較施工方法24m簡(jiǎn)支梁32m簡(jiǎn)支梁3×24連續(xù)梁3×32連續(xù)梁2×40連續(xù)梁架橋機(jī)架設(shè)滿布支架現(xiàn)澆利用軍用梁做支架現(xiàn)澆移動(dòng)模架現(xiàn)澆先簡(jiǎn)支后連續(xù)施工圖2.1技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果（注：摘自鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì) 文望青寫(xiě)的“客運(yùn)專線橋梁設(shè)計(jì)的思考”） 經(jīng)綜合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，結(jié)合本橋情況，推薦用預(yù)置架設(shè)為主，現(xiàn)澆和移動(dòng)模架為輔的架梁方案。梁型以32m簡(jiǎn)支梁為主，24m

12、簡(jiǎn)支梁為輔的橋式方案（見(jiàn)圖2.1）。第二部分為常用跨度簡(jiǎn)支箱梁、t梁和小跨度剛構(gòu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，見(jiàn)表2.2表2.2施工方法16m簡(jiǎn)支t梁24m簡(jiǎn)支箱梁32m簡(jiǎn)支箱梁7×10m連續(xù)剛架汽車吊吊裝架橋機(jī)架設(shè)滿布支架現(xiàn)澆利用軍用梁做支架現(xiàn)澆移動(dòng)模架現(xiàn)澆因此選用32m簡(jiǎn)支箱梁（見(jiàn)圖2.）比較合適。圖2.2 雙線單箱整體式簡(jiǎn)支箱梁橫斷面圖綜合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，對(duì)本設(shè)計(jì)推薦梁型以簡(jiǎn)支箱梁為主、32m為主。3 橋墩設(shè)計(jì)3.1 概述目前，我國(guó)的鐵路客運(yùn)專線建設(shè)正處于高潮，擬建和在建客運(yùn)專線鐵路項(xiàng)目已達(dá)10條以上。在這些客運(yùn)專線中，橋梁總長(zhǎng)均占線路總長(zhǎng)的30以上，其中以32m、24m等常用跨度橋梁均占全

13、線橋梁總長(zhǎng)度的90以上。所以，我國(guó)鐵路客運(yùn)專線具有規(guī)模大、橋梁比重大、常用橋梁跨度為主的特點(diǎn)。3.2 主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)3.2.1 橋墩外觀的選擇隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家財(cái)力的增長(zhǎng)，人們對(duì)橋梁建設(shè)的要求也越來(lái)越高，不再單純追求經(jīng)濟(jì)實(shí)用，而開(kāi)始追求技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理和與環(huán)境協(xié)調(diào)的景觀效果。為此在橋墩造型選擇時(shí)，按照尊重自然環(huán)境，減少人工行為對(duì)自然的坡壞，與自然和諧相處的設(shè)計(jì)原則，選用與梁部協(xié)調(diào)統(tǒng)一、適當(dāng)?shù)乃囆g(shù)造型的橋墩外觀，并考慮到實(shí)用性好、施工簡(jiǎn)便、易與養(yǎng)護(hù)維修等原則，對(duì)常用跨度橋墩的造型比選。通過(guò)優(yōu)化計(jì)算、合理的斷面形式，并力求減小橋梁的結(jié)構(gòu)尺寸，最大限度減小橋梁本身對(duì)強(qiáng)度的影響。設(shè)計(jì)中選用了矩形橋墩(

14、見(jiàn)圖3.1 a)和圓端形橋墩（見(jiàn)圖3.1 b）。根據(jù)本橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，筆者選用了矩形實(shí)體橋墩（見(jiàn)圖3.1 a）作為本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。 a 矩形橋墩 b 圓端形橋墩?qǐng)D3.1 客運(yùn)專線中常用橋墩類型3.2.2 橋墩設(shè)計(jì)的內(nèi)容和設(shè)計(jì)資料橋墩設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：合理選擇橋墩類型和截面形狀；確定建筑材料及圬工規(guī)格；確定橋墩各部分詳細(xì)尺寸。設(shè)計(jì)資料包括：地形地質(zhì)資料（見(jiàn)初擬方案圖）、線路橋跨設(shè)計(jì)資料等（見(jiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)）。3.2.3 橋墩初步尺寸擬定3.2.3.1 頂帽的構(gòu)造及尺寸擬定 1.頂帽構(gòu)造的選取頂帽的類型有飛檐式（見(jiàn)圖3.2）和托盤(pán)式（見(jiàn)圖3.3）兩種。8m及更小跨度的普通鋼筋混凝土梁配用的矩形或圓端形

15、截面橋墩，其頂帽一般采用飛檐式，頂帽的形狀均隨墩身形狀而定。1032m的普通鋼筋混凝土梁及預(yù)應(yīng)力混凝土梁的橋墩，頂帽常做成托盤(pán)式以節(jié)省圬工。托盤(pán)式頂帽的形狀除圓形墩采用圓端形外，其它橋墩常采用矩形頂帽。托盤(pán)的形狀則按墩身形狀而定。頂帽頂面要設(shè)置不小于3的排水坡。 3.2 飛檐式頂帽 3.3 托盤(pán)式頂帽 所以，在本設(shè)計(jì)中的橋墩頂帽和托盤(pán)采用矩形截面四周抹圓角形式，頂帽上設(shè)排水坡，頂帽、托盤(pán)及墩身相互間不設(shè)飛檐。 2.頂帽的尺寸擬定頂帽厚度本設(shè)計(jì)中初步擬定頂帽加支撐墊石厚度為1.15m；頂帽的平面尺寸 支座底板的尺寸及位置是決定頂帽平面尺寸的主要依據(jù)。由于本設(shè)計(jì)中所用鋼筋混凝土梁為31.5m通專梁

16、，其截面尺寸及細(xì)部構(gòu)造見(jiàn)梁圖。此外，決定頂帽的平面尺寸時(shí)，還要考慮架梁和養(yǎng)護(hù)時(shí)的移梁、頂梁的需要。 頂帽的縱向?qū)挾萩應(yīng)滿足下式： （式3.1） 式中 考慮梁及墩臺(tái)的施工誤差的梁縫，對(duì)鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁跨度時(shí)，；時(shí)，。此時(shí)??； 支座中心至梁端的長(zhǎng)度，由梁圖??； 支座底板的縱向?qū)挾?，根?jù)梁的資料??； 支座底板邊緣至支撐點(diǎn)是邊緣的距離，取，它是為了調(diào)整施工誤差和防止支撐墊石表面劈裂或支座錨栓松動(dòng)所需的距離； 支撐墊石邊緣至頂帽邊緣的距離，用以滿足頂梁施工的需要。當(dāng)跨度時(shí)，為0.15m；時(shí)，為0.25m；當(dāng)時(shí)，為0.40。本設(shè)計(jì)中取。 所以式3.1中c的取值為： =3300mm 即 取頂帽

17、的縱向尺寸c=3300mm 頂帽的橫向?qū)挾萣可寫(xiě)成 (3.2) 梁梗中心橫向間距，由于本設(shè)計(jì)采用的是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的橋跨，根據(jù)箱梁橫斷面圖，查得； 支座底板的橫向?qū)挾龋驹O(shè)計(jì)中采用1000mm1000mm正方形支座，即取； 支撐墊石邊緣至頂帽邊緣的橫向距離，為了養(yǎng)護(hù)和架梁作業(yè)的需要，按規(guī)定矩形頂帽的不應(yīng)小于0.5m，所以，取。 所以式3.2中b的取值為： 即 頂帽的橫向尺寸 3.托盤(pán)的尺寸的擬定由于頂帽的縱、橫向尺寸較大，為使墩身尺寸不致因?yàn)榇嗽龃?，因此，在頂帽下方設(shè)置托盤(pán)將縱、橫向尺寸適當(dāng)收縮。托盤(pán)頂面形狀與橋墩、頂帽截面形狀相似，均采用矩形截面及四周抹圓角形式。由于托盤(pán)底面與墩身相接，其截面與墩

18、身截面相同。為保證懸出部分的安全，«鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范»規(guī)定：托盤(pán)底面橫向?qū)挾炔灰仔∮谥ё碌装逋饩壍拈g距；托盤(pán)側(cè)面與豎直線間的角不得大于；支撐墊石向邊緣外側(cè)0.5m處頂帽底緣點(diǎn)的豎向線與該底緣點(diǎn)同托盤(pán)底部邊緣處的連線夾角不得大于。具體尺寸見(jiàn)圖3.4圖3.4 托盤(pán)式頂帽尺寸的擬定 4.橋墩尺寸擬定由梁底標(biāo)高和地面標(biāo)高，及以上對(duì)頂帽和托盤(pán)的計(jì)算分析，初步擬定橋墩尺寸：其縱向尺寸為2.0m，橫向尺寸為6.0m的四周抹圓角形式的矩形截面。具體形狀見(jiàn)下圖3.5。圖3.5 橋墩縱、橫向圖4 橋墩內(nèi)力計(jì)算及橋墩截面檢算4.1 荷載計(jì)算由地質(zhì)水文資料及墩頂標(biāo)高可以計(jì)算出梁底到軌頂?shù)母卟?/p>

19、，見(jiàn)下表4.1表4.1 梁底到軌頂高差墩號(hào)324325326327高差（m）4.2094.2024.2064.210本設(shè)計(jì)采用無(wú)碴橋面，31.5m鋼筋混凝土通專梁，梁長(zhǎng)32.6m，考慮梁及橋墩的施工誤差設(shè)置的梁縫寬為0.1m，則梁全長(zhǎng)為32.7m。由«鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范»查得：配筋率在3以內(nèi)的鋼筋混凝土重度為。4.1.1 恒載 有橋跨結(jié)構(gòu)傳來(lái)的恒載壓力等跨梁的橋墩，橋跨結(jié)構(gòu)傳給橋墩的恒載壓力為單孔梁重及左右孔梁跨跨中之間的二期恒載的重量，即： 頂帽及墩身重縱橫向收縮的矩形頂帽體積為： =79.65頂帽重： 矩形墩身體積為： 墩身重 則 墩底以上部分橋墩重： 4.1.2 豎

20、直靜活載由«新建時(shí)速200250客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定»:單線或雙線的橋涵結(jié)構(gòu)，應(yīng)按每一條線路的zk活載設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)加載時(shí)，或在圖示可任意截取。對(duì)于本設(shè)計(jì)中各檢算項(xiàng)目的最不利活載圖示為單孔輕載、單孔重載、雙孔輕載和雙孔空車活載，現(xiàn)分別計(jì)算如下： 200kn 64 （a）單孔輕載 64 200kn （b）單孔重載 64 200kn 200kn 64 （c）雙孔重載10 （d）雙孔輕載 單孔輕載，活載布置見(jiàn)圖4.1（a）根據(jù)，可得支點(diǎn)反力（也是靜活載給橋墩的壓力）為 對(duì)橋墩中心力矩為： 單孔重載，活載布置見(jiàn)圖4.1（b）根據(jù)，可得支點(diǎn)反力為 對(duì)橋墩中心力矩為： 雙孔重載，活載布

21、置見(jiàn)圖4.1（c）對(duì)于等跨橋墩，參省最大壓力的會(huì)在布置，可試算集中軸重載檢算橋墩中線兩側(cè)時(shí)和的大小，并按和的大小關(guān)系來(lái)判定最不利荷載情況。有分析可知圖中所表示的荷載情況為最不利時(shí)荷載情況，根據(jù)此布置圖式利用靜力平衡方程：即橋墩所受到的壓力： 活載壓力對(duì)橋墩的中心力矩為： 雙孔空車活載，活載布置見(jiàn)圖4.1（d）由«新建時(shí)速200250公里客運(yùn)專線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定»:用空車檢算各部分構(gòu)件是，其豎向活載應(yīng)按每線每米10計(jì)算。橋墩所受壓力 對(duì)橋墩中心的力矩：4.1.3 制動(dòng)力（或牽引力） 單孔輕載與單孔重載的梁上豎向靜活載相同，故其制動(dòng)力（或牽引力）也相等。由«時(shí)速為20

22、0250的鐵路客運(yùn)專線設(shè)計(jì)暫行規(guī)定»：橋上列車制動(dòng)力或牽引力應(yīng)按列車豎向靜活載的10計(jì)算，而雙線橋應(yīng)采用一線橋的制動(dòng)力或牽引力。則其制動(dòng)力（或牽引力）為： 對(duì)墩身底部截面的力矩為： 單孔輕載與單孔重載時(shí)制動(dòng)力（或牽引力）對(duì)橋墩各檢算截面的力矩見(jiàn)表4.2表4.2 對(duì)橋墩各檢算截面的力矩 檢算截面項(xiàng)目0-01-12-23-34-4z（m）1.654.858.8511.8512.85()245.76245.76245.76245.76245.76()405.501191.942174.982912.263158.02 雙孔重載的制動(dòng)力左孔梁為固定支座傳遞的制動(dòng)力：右孔梁為固定支座傳遞的制動(dòng)

23、力：傳到橋墩上的制動(dòng)力為：上式中的為單孔梁滿載時(shí)經(jīng)固定支座傳遞的制動(dòng)力，它的數(shù)值在等跨梁時(shí)與單孔輕載或單孔重載時(shí)的制動(dòng)力或牽應(yīng)力相等。故雙孔重載是采用的制動(dòng)力。雙孔重載時(shí)制動(dòng)力（或牽引力）對(duì)橋墩各檢算截面的力矩與表4.2相同，在此就不再贅述。4.1.4 縱向風(fēng)力本設(shè)計(jì)中采用«鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范»要求的風(fēng)壓強(qiáng)度，有車時(shí)橋墩縱向風(fēng)壓為： （4.1）基本風(fēng)壓值，由«鐵路橋涵基本規(guī)范»中“全國(guó)基本風(fēng)壓分布圖”查得，京津地區(qū)基本風(fēng)壓值為0.6；風(fēng)壓體型系數(shù)，由«鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范»中“橋墩風(fēng)載體型系數(shù)表”查得=1.3；風(fēng)壓高度變化系數(shù)（見(jiàn)表

24、4.3），按表4.3采用，風(fēng)壓隨離地面或常水位的高度而不同，除特殊高墩個(gè)別計(jì)算外，為簡(jiǎn)化計(jì)算，全橋均按軌頂高度處的風(fēng)壓值采用。本設(shè)計(jì)中取1.0；地形地理?xiàng)l件系數(shù)（見(jiàn)表4.4），按表2.4采用。由以上分析，有車時(shí)橋墩縱向風(fēng)壓為：×80=624表4.3風(fēng)壓高度變化系數(shù)離地面或常水位的高度（m）2030405060708090100表4.4地形地理?xiàng)l件系數(shù)地形、地理情況一般平坦空曠地區(qū)城市、林區(qū)盆地和有障礙物擋風(fēng)時(shí)山嶺峽谷、埡口、風(fēng)口區(qū)、湖面和水庫(kù)特殊風(fēng)口區(qū)按實(shí)際調(diào)查或觀測(cè)資料計(jì)算 頂帽風(fēng)力=0.624×7.1×1.15=5.09頂帽風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面

25、的力矩（見(jiàn)表4.5）。表4.5 頂帽風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩 檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z（m）0.5753.7757.77510.77511.775()2.9319.2339.6154.8959.99 托盤(pán)風(fēng)力=0.624××（6.9+6.0）=12.885作用點(diǎn)至檢算截面1-1的距離：=1.64m托盤(pán)風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見(jiàn)表4.6）。表4.6 托盤(pán)風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩 檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z（m）1.645.648.649.64()21.1372.65111.33124

26、.19 墩身風(fēng)力1-1截面至2-2截面之間墩身風(fēng)力：=0.624×4.0×6.0=14.98至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見(jiàn)表4.7）。表4.7 至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩 檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z（m）256()29.9674.8889.862-2截面至3-3截面之間墩身風(fēng)力：=0.624×3.0×6.0=11.24至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見(jiàn)表4.8）。表4.8 至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩 檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z（m）1.52.5()16.8528.083-3截

27、面至墩底截面之間墩身風(fēng)力：=0.624×1.0×6.0=3.74至墩底截面的力矩：=3.74×0.5=1.874.1.5 橫向風(fēng)力有車時(shí)橋墩橫向風(fēng)壓：×80=0.9×1.0×1.0×0.6×80=0.43無(wú)車時(shí)橋墩橫向風(fēng)壓：=0.9×1.0×1.0×0.6=0.54 頂帽風(fēng)力=0.43×3.3×1.15=1.63=0.54×3.3×1.15=2.05頂帽在有車和無(wú)車時(shí)所受風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見(jiàn)表4.9）。表4.9 頂帽在有

28、車和無(wú)車時(shí)所受風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩 檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z0.5753.7757.77510.77511.775()0.936.1512.6717.5619.19()1.187.7415.9422.0924.14 托盤(pán)風(fēng)力=0.43××（3.1+2.0）=3.51=0.54××（3.1+2.0）=4.41托盤(pán)風(fēng)力作用點(diǎn)至檢算截面1-1的距離：=1.72m托盤(pán)在有車和無(wú)車時(shí)所受風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見(jiàn)表4.10）。表4.10 托盤(pán)在有車和無(wú)車時(shí)所受風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩

29、檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z1.725.728.729.72()6.0420.0830.6134.12()7.5925.2338.4642.87 墩身風(fēng)力1-1截面至2-2截面之間墩身風(fēng)力：=0.43×2.0×4.0=3.44=0.54×2.0×4.0=4.32該段墩身風(fēng)力作用點(diǎn)至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見(jiàn)表4.11）表4.11 1-1截面至2-2截面墩身風(fēng)力作用點(diǎn)至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩 檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z256()6.8817.220.64()8.6421.6025.92表4.12

30、 2-2截面至3-3截面墩身風(fēng)力作用點(diǎn)至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩 檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z256()6.8817.220.64()8.6421.6025.922-2截面至3-3截面之間墩身風(fēng)力：=0.43×2.0×3.0=2.58=0.54×2.0×3.0=3.24該段墩身風(fēng)力作用點(diǎn)至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見(jiàn)表4.12）。3-3截面至墩底截面之間墩身風(fēng)力： =0.43×2.0×1.0=0.86=0.54×2.0×1.0=1.08該段截面風(fēng)力對(duì)墩底作用點(diǎn)所產(chǎn)生的力矩：=

31、0.86×0.5=0.43=1.08×0.5=0.54列車橫向風(fēng)力列車的橫向風(fēng)壓：=1.3×1.0×1.0×80=0.624列車的橫向風(fēng)力：=0.624×3×32.7=61.21至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見(jiàn)表4.13）。表4.13 至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩 檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z（m）7.5110.7114.7117.7118.71()459.69655.56900.401084.031145.24梁上橫向風(fēng)力有車時(shí)梁上橫向風(fēng)壓：×80=1.3×1.0&#

32、215;1.0×0.6×80=0.624無(wú)車時(shí)梁上橫向風(fēng)壓：=1.3×1.0×1.0×0.6=0.78有車時(shí)梁上橫向風(fēng)力：=0.624×32.7×4.21=85.90無(wú)車時(shí)梁上橫向風(fēng)力：=0.78×32.7×4.21=107.38有車時(shí)和無(wú)車時(shí)梁上的橫向風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩（見(jiàn)表4.14）。表4.14 有車時(shí)和無(wú)車時(shí)梁上的橫向風(fēng)力至各檢算截面的距離及對(duì)各檢算截面的力矩 檢算截面內(nèi)容0-01-12-23-34-4z2.6755.8759.87512.87513.875()229.785

33、04.66848.261105.961191.86()287.24630.861060.381382.521489.90表4.15 荷載匯總表（主力）荷載名稱方 向單 位數(shù) 值算到墩頂力矩 () 算到墩頸力矩 () 算到墩底力矩 () 力臂mxmy力臂mxmy力臂mxmy恒 載橋跨重豎14.50850頂帽重豎673.61托盤(pán)重豎1317.64墩身重豎2400.00列 車 重單孔輕載豎1973.080.61183.850.61183.850.61183.85單孔重載豎2854.880.61712.930.61712.930.61712.93雙孔重載豎4800.16000雙孔空載豎654.0000

34、0合 計(jì)單孔輕載豎20872.831183.851183.851183.85單孔重載豎21754.631712.931712.931712.93雙孔重載豎23699.91000雙孔空載豎19553.75000表4.16 荷載匯總（附加力）荷載名稱方 向單 位數(shù) 值算到墩頂?shù)牧?()算到墩頸的力矩 ()算到墩底的力矩 ()力臂mxmy力臂mxmy力臂mxmy橫 向 風(fēng) 力有 車列車單孔橫30.616.71205.3911.06338.5419.06583.43列車雙孔橫61.216.71410.7211.06676.9819.061166.66軌頂至梁底橫85.902.105180.826.4

35、45553.6314.4451240.83頂帽橫1.633.7756.1511.77519.19托盤(pán)橫3.511.726.049.7234.12墩身橫6.88427.52合計(jì)單孔橫128.53386.21904.361905.09雙孔橫159.13591.541242.82488.32無(wú)車軌頂至梁底橫107.382.105226.036.445693.1414.4451551.10頂帽橫2.053.7757.7411.77524.14托盤(pán)橫4.411.727.599.7242.87墩身橫8.64434.56合計(jì)橫122.48226.03708.471652.27（接下頁(yè)）荷載名稱方 向單 位數(shù)

36、 值算到墩頂?shù)牧?()算到墩頸的力矩 ()算到墩底的力矩 ()力臂mxmy力臂mxmy力臂mxmy縱向風(fēng)力有車頂帽縱5.093.77519.2311.77559.99托盤(pán)縱12.891.6421.139.64206.97墩身縱29.954119.81合計(jì)縱47.9340.36386.77制動(dòng)力牽引力單孔輕載縱245.760.5122.884.851191.9412.853158.02單孔重載縱245.760.5122.884.851191.9412.853158.02雙孔重載縱245.760.5122.884.851191.9412.853158.024.18 縱向彎矩增大系數(shù) 項(xiàng)目荷載組合

37、縱向（x）××單孔重+縱附21754.631835.810.0840.5732.071.1862559341.205單孔輕+縱附20872.831296.730.0620.5932.071.2282172871.238雙孔重+縱附23699.91122.880.0050.6542.071.3542209251.273說(shuō) 明，由查出，是順?lè)较蚱浇孛孢呴L(zhǎng)表4.17 墩身受壓穩(wěn)定性檢算（順橋向）活載情況單孔輕載單孔重載雙孔重載力及力矩n（kn）m(kn·m)n（kn）m(kn·m)n（kn）m(kn·m)主力橋垮恒載14508.514508.5145

38、08.5活載壓力1793.081183.852854.881712.934800.160墩頂合力16481.581183.8517363.381712.9319308.660墩頂初始偏心矩0.0720.0990由于墩身截面相同，即=1，查變截面影響系數(shù)表，m=墩身面積12計(jì)算長(zhǎng)度2×（8+3.2+1.15）=24.7鋼筋混凝土彈性模量3.2×0.580.560.662.07×1.201×1.159×1.366×216413294941221242主力32963.1634726.7638617.32主力1.1801.1331.211表4

39、.19 1-1截面應(yīng)力及合力偏心活載情況單孔輕載單孔重載雙孔重載力及力矩n(kn)p(kn)m(kn·m)n(kn)p(kn)m(kn·m)n(kn)p(kn)m(kn·m)主力墩頂合力16481.581183.8517363.381712.9319308.660墩身自重1991.251991.251991.25附加力制動(dòng)力或牽引力245.761191.94245.761191.94245.761191.94風(fēng)力17.9840.3717.9840.3717.9840.37主附合計(jì)18472.83263.742416.1619354.63263.742945.242

40、1299.91263.741232.312962.213563.741569.96檢算截面合力184732642962193552643564213002641570合力偏心e=(m)0.1600.1840.074容許偏心e=0.6s()0.6檢算截面面積()12截面抵抗矩w（）41539161317757418913932280250421687987221382應(yīng)力重分布系數(shù)1.591.631.44244726292556表4.20 2-2墩身截面應(yīng)力及合力偏心活載情況單孔輕載單孔重載雙孔重載力及力矩n(kn)p(kn)m(kn·m)n(kn)p(kn)m(kn·m)n

41、(kn)p(kn)m(kn·m)主力墩頂合力16481.581183.8517363.381712.9319308.660墩身自重3191.253191.253191.25附加力制動(dòng)力或牽引力245.762174.98245.762174.98245.762174.98風(fēng)力32.96142.2532.96142.2532.96142.25主附合計(jì)19672.83278.723501.0820554.63278.724030.1622499.91278.722317.234288.824981.282977.64檢算截面合力1976327942892055527949812250027

42、92978合力偏心e=(m)0.2180.2420.132容許偏心e=0.6s()0.6檢算截面面積()12截面抵抗矩w（）4163917131875107212457452711295826205674681130應(yīng)力重分布系數(shù)1.711.761.53280330152869表4.21 3-3墩身截面應(yīng)力及合力偏心活載情況單孔輕載單孔重載雙孔重載力及力矩n(kn)p(kn)m(kn·m)n(kn)p(kn)m(kn·m)n(kn)p(kn)m(kn·m)主力墩頂合力16481.581183.8517363.381712.9319308.660墩身自重4091.2

43、54091.254091.25附加力制動(dòng)力或牽引力245.762912.26245.762912.26245.762912.26風(fēng)力44.20258.1344.20258.1344.20258.13主附合計(jì)20572.83289.964354.2421454.63289.964883.3223399.91289.963170.395390.555884.404035.91檢算截面合力205732905391214552905884234002904036合力偏心e=(m)0.2620.2740.172容許偏心e=0.6s()0.6檢算截面面積()12截面抵抗矩w（）41714178819501

44、34814711009306232592959366317941應(yīng)力重分布系數(shù)1.811.841.62310232903159表4.22 4-4墩身截面應(yīng)力及合力偏心活載情況單孔輕載單孔重載雙孔重載力及力矩n(kn)p(kn)m(kn·m)n(kn)p(kn)m(kn·m)n(kn)p(kn)m(kn·m)主力墩頂合力16481.581183.8517363.381712.9319308.660墩身自重4391.254391.254391.25附加力制動(dòng)力或牽引力245.763158.02245.763158.02245.763158.02風(fēng)力47.94363.8

45、647.94363.8647.94363.86主附合計(jì)20872.83293.74705.7321754.63293.75234.8123699.91293.73521.885825.696307.954483.35檢算截面合力208732945826217552946308237002944483合力偏心e=(m)0.2790.2900.189容許偏心e=0.6s()0.6檢算截面面積()12截面抵抗矩w（）4173918181975145715771121319633903096282236854應(yīng)力重分布系數(shù)1.851.881.643217340832394.2 墩身截面檢算要進(jìn)行墩身截

46、面檢算，必須先進(jìn)行荷載組合。根據(jù)各種荷載發(fā)生的幾率不同，本設(shè)計(jì)中橋墩的墩身截面檢算將用到以下組合方式計(jì)算： 主力組合計(jì)算（見(jiàn)表4.15）； 主力加附加力組合計(jì)算（見(jiàn)表4.16）； 主力加特殊荷載組合計(jì)算，由于后面要進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)及檢算，在此就不做計(jì)算。4.2.1 墩身截面特性墩身截面面積 =2.0×6.0=12截面繞垂直彎矩作用面的性心洲的慣性矩：截面抵抗矩：4.2.2 墩身受壓穩(wěn)定性檢算橋墩受壓穩(wěn)定性檢算的計(jì)算長(zhǎng)度=2×（8+3.2+1.15）=24.7m，本設(shè)計(jì)的橋墩可能產(chǎn)生彎曲失穩(wěn)（屈曲）的方向與彎矩作用平面的方向（順橋向）一致，這種情況下也可直接進(jìn)行截面強(qiáng)度檢算，不再另行檢算在彎矩作用面內(nèi)的屈曲?，F(xiàn)就本設(shè)計(jì)中墩身受壓穩(wěn)定性的計(jì)算(見(jiàn)表4.17)及縱向彎矩增大系數(shù)的計(jì)算(見(jiàn)表4.18)列表如下，表4.17的計(jì)算結(jié)果表明：墩身受壓穩(wěn)定為雙孔重載加橋跨恒載的主力組合控制，安全儲(chǔ)備較大，所以不控制橋墩的截面設(shè)計(jì)。4.2.3 墩身各截面的縱向檢算墩身截面縱向的應(yīng)力和偏心一