[建筑]客專橋梁工程術(shù)概述

1、授課：申愛國(guó)教授第一節(jié) 橋梁工程設(shè)計(jì)要求第二節(jié) 橋梁工程施工技術(shù)1 1橋梁是客運(yùn)專線土建工程中重要組成部橋梁是客運(yùn)專線土建工程中重要組成部 分，分，比例大、高架橋及長(zhǎng)橋多。比例大、高架橋及長(zhǎng)橋多。2 2客運(yùn)專線橋梁的主要功能是為高速列車提供穩(wěn)定、客運(yùn)專線橋梁的主要功能是為高速列車提供穩(wěn)定、平順的橋上線路。平順的橋上線路。 為了保證高速列車的行車安全和乘坐舒適，為了保證高速列車的行車安全和乘坐舒適，高速鐵路橋梁除了具備一般橋梁的功能外，首先高速鐵路橋梁除了具備一般橋梁的功能外，首先要為列車高速通過提供高平順、穩(wěn)定的橋上線路。要為列車高速通過提供高平順、穩(wěn)定的橋上線路。 客專橋梁工程的功能客專橋梁

2、工程的功能3 3客運(yùn)專線橋梁可分為高架橋、谷架客運(yùn)專線橋梁可分為高架橋、谷架 橋和跨越河流的一般橋梁?；炷梁皖A(yù)橋和跨越河流的一般橋梁?；炷梁皖A(yù) 應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有剛度大、噪音小、溫度應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有剛度大、噪音小、溫度 變化引起結(jié)構(gòu)變形對(duì)線路影響少、養(yǎng)護(hù)工作量小、變化引起結(jié)構(gòu)變形對(duì)線路影響少、養(yǎng)護(hù)工作量小、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)，在客運(yùn)專線橋梁設(shè)計(jì)中廣泛采用。造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)，在客運(yùn)專線橋梁設(shè)計(jì)中廣泛采用。4 4全面采用無(wú)砟軌道是高速鐵路發(fā)展趨勢(shì)，橋上無(wú)全面采用無(wú)砟軌道是高速鐵路發(fā)展趨勢(shì)，橋上無(wú)砟軌道對(duì)橋梁的變形控制提出更為嚴(yán)格的要求。砟軌道對(duì)橋梁的變形控制提出更為嚴(yán)格的要求。1 1、結(jié)構(gòu)動(dòng)力效應(yīng)好、

3、結(jié)構(gòu)動(dòng)力效應(yīng)好2 2、不對(duì)梁上無(wú)縫線路產(chǎn)生附加作用、不對(duì)梁上無(wú)縫線路產(chǎn)生附加作用3 3、滿足乘坐舒適度、滿足乘坐舒適度4 4、使用壽命長(zhǎng)、使用壽命長(zhǎng)5 5、維修養(yǎng)護(hù)工作量小、維修養(yǎng)護(hù)工作量小客運(yùn)專線橋梁設(shè)計(jì)要求客運(yùn)專線橋梁設(shè)計(jì)要求1 1應(yīng)有足夠的豎向、橫向、縱向和抗應(yīng)有足夠的豎向、橫向、縱向和抗 扭剛度，使結(jié)構(gòu)的各種變形很小。扭剛度，使結(jié)構(gòu)的各種變形很小。2 2跨度跨度40m40m及以下的簡(jiǎn)支梁應(yīng)選擇合適的自振及以下的簡(jiǎn)支梁應(yīng)選擇合適的自振 頻率，避免列車過橋時(shí)出現(xiàn)共振或過大振動(dòng)。頻率，避免列車過橋時(shí)出現(xiàn)共振或過大振動(dòng)。3 3結(jié)構(gòu)符合耐久性要求并便于檢查。結(jié)構(gòu)符合耐久性要求并便于檢查。4 4常

4、用跨度橋梁應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化并簡(jiǎn)化規(guī)格、品種。常用跨度橋梁應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化并簡(jiǎn)化規(guī)格、品種。5 5長(zhǎng)橋應(yīng)盡量避免設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。長(zhǎng)橋應(yīng)盡量避免設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。6 6橋梁應(yīng)與環(huán)境相協(xié)調(diào)（美觀、降噪、減振）。橋梁應(yīng)與環(huán)境相協(xié)調(diào)（美觀、降噪、減振）。若客專橋梁設(shè)計(jì)不當(dāng)，橋梁自身若客專橋梁設(shè)計(jì)不當(dāng)，橋梁自身 變形和位移會(huì)使橋上鋼軌承受額外的附加變形和位移會(huì)使橋上鋼軌承受額外的附加 應(yīng)力，因此，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮梁軌共同作用引起的應(yīng)力，因此，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮梁軌共同作用引起的 鋼軌附加力，并采取措施將其限制在安全范圍內(nèi)。鋼軌附加力，并采取措施將其限制在安全范圍內(nèi)。鋼軌附加應(yīng)力的分類：鋼軌附加應(yīng)力的分類：（1 1）制動(dòng)力）制動(dòng)力

5、（2 2）伸縮力）伸縮力（3 3）撓曲力）撓曲力為了保證橋上無(wú)縫線路（有砟）為了保證橋上無(wú)縫線路（有砟） 穩(wěn)定和安全，要求：穩(wěn)定和安全，要求：（1 1）橋上無(wú)縫線路橋上無(wú)縫線路 鋼軌附加壓應(yīng)力不大于鋼軌附加壓應(yīng)力不大于 61mpa 61mpa；（2 2）橋上無(wú)橋上無(wú) 縫線路鋼軌附加拉應(yīng)力不大于縫線路鋼軌附加拉應(yīng)力不大于 81mpa 81mpa；（3 3）制動(dòng)制動(dòng)時(shí)，梁軌相對(duì)快速位移不大于時(shí)，梁軌相對(duì)快速位移不大于 4mm 4mm。最大制動(dòng)力出現(xiàn)在停車前瞬間，橋梁墩臺(tái)應(yīng)有最大制動(dòng)力出現(xiàn)在停車前瞬間，橋梁墩臺(tái)應(yīng)有足夠的縱向剛度以限制制動(dòng)時(shí)鋼軌出現(xiàn)較大的應(yīng)力足夠的縱向剛度以限制制動(dòng)時(shí)鋼軌出現(xiàn)較大的應(yīng)

6、力改善結(jié)構(gòu)耐久性是大量經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的結(jié)果， 世界各國(guó)總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)可歸納為以下幾點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)的耐久性是在精心設(shè)計(jì)、精心施工、 精心檢查和養(yǎng)護(hù)的條件下才能實(shí)現(xiàn)。（2）造成結(jié)構(gòu)病害的主要原因是結(jié)構(gòu)構(gòu)造上的缺陷，以往的設(shè)計(jì)過分重視計(jì)算，忽視了構(gòu)造細(xì)節(jié)的處理。（3）橋梁的養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)是及時(shí)檢查。病害早發(fā)現(xiàn)、早整治，不僅費(fèi)用少，而且能保證耐久性。（1）采用上承式結(jié)構(gòu)和整體橋面。（2）高質(zhì)量的橋面防排水體系和梁端接縫防水， 不讓橋面污水流經(jīng)梁體。（3）結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)潔，常用跨度橋梁標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格品種少。（4）結(jié)構(gòu)便于檢查，可方便地到任何部位察看。（5）足夠的保護(hù)層厚度，普通鋼筋最小保護(hù)層厚度3cm，預(yù)應(yīng)力管道最小保護(hù)層管

7、道直徑。（6）截面尺寸擬定首先應(yīng)保證混凝土的灌筑質(zhì)量，應(yīng)力不宜用足。（7）采用高品質(zhì)混凝土。（1 1）采用整體、密閉的橋面。）采用整體、密閉的橋面。（2 2）提高了保護(hù)層厚度。）提高了保護(hù)層厚度。（3 3）預(yù)留檢查通道。）預(yù)留檢查通道。（4 4）簡(jiǎn)化常用跨度標(biāo)準(zhǔn)梁的品種。）簡(jiǎn)化常用跨度標(biāo)準(zhǔn)梁的品種。（5 5）采用高性能混凝土。）采用高性能混凝土。（6 6）優(yōu)化構(gòu)造細(xì)節(jié)。）優(yōu)化構(gòu)造細(xì)節(jié)。1 1客運(yùn)專線橋梁對(duì)支座的要求客運(yùn)專線橋梁對(duì)支座的要求 （1 1）應(yīng)明確區(qū)分固定和活動(dòng)支座，保證橋）應(yīng)明確區(qū)分固定和活動(dòng)支座，保證橋 上無(wú)縫線路的安全。上無(wú)縫線路的安全。 （2 2）支座應(yīng)縱、橫向均能轉(zhuǎn)動(dòng)，并能使

8、結(jié)構(gòu)在）支座應(yīng)縱、橫向均能轉(zhuǎn)動(dòng)，并能使結(jié)構(gòu)在 支點(diǎn)處可橫向自由伸縮。支點(diǎn)處可橫向自由伸縮。 （3 3）支座應(yīng)便于更換。）支座應(yīng)便于更換。2 2盆式橡膠支座能符合上述要求，被廣泛應(yīng)用于各國(guó)高速鐵盆式橡膠支座能符合上述要求，被廣泛應(yīng)用于各國(guó)高速鐵路橋梁。路橋梁。3 3每孔簡(jiǎn)支箱梁的四個(gè)支座采用四種型號(hào)。每孔簡(jiǎn)支箱梁的四個(gè)支座采用四種型號(hào)。4 4有砟橋梁的坡道梁支座應(yīng)垂直設(shè)置（無(wú)砟橋梁另作考慮）。有砟橋梁的坡道梁支座應(yīng)垂直設(shè)置（無(wú)砟橋梁另作考慮）。 5 5采用架橋機(jī)架設(shè)箱形梁，要保證四支點(diǎn)在同一平面上。采用架橋機(jī)架設(shè)箱形梁，要保證四支點(diǎn)在同一平面上。1墩臺(tái)基礎(chǔ)的縱向剛度應(yīng)滿足縱向力安全 傳遞的要求，

9、橫向剛度應(yīng)保證上部結(jié)構(gòu)水平 折角在規(guī)定的限值以內(nèi)。 2為保證橋墩具有足夠的剛度，結(jié)構(gòu)合理、經(jīng)濟(jì)， 墩高20m以下宜采用實(shí)體墩，大于20m宜采用空心墩， 禁止使用輕型墩。 （1）為便于養(yǎng)護(hù)維修、同時(shí)注重外觀簡(jiǎn)潔，取消了墩帽、并在墩頂設(shè)有0.51m深的凹槽；同時(shí)墩頂預(yù)留千斤頂頂梁位置。 （2）預(yù)制架設(shè)簡(jiǎn)支梁，墩頂支座縱向間距由普通鐵路橋梁70cm放大至120cm。 （3）橋位制梁時(shí)，應(yīng)考慮相鄰孔梁端張拉空間，墩頂支座宜采用170cm。 （4）梁底進(jìn)人孔設(shè)置在墩頂位置。 1、橋梁在線路中所占比例大，并且高架、長(zhǎng)橋、大 跨度橋梁多。 2、設(shè)計(jì)時(shí)速300km、350km的客運(yùn)專線及城際鐵路，其梁面均采用

10、無(wú)砟軌道。 3、梁體均采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱形截面，抗豎彎、側(cè)彎及抗扭的剛度大。4、32m雙線整體箱梁為主要梁形，架設(shè)需采用專用設(shè)備，技術(shù)含量高。1、簡(jiǎn)支箱梁梁場(chǎng)預(yù)制 32m雙線整孔預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁為 主型結(jié)構(gòu)，少量配跨采用24m簡(jiǎn)支箱梁。施工 方法主要采用沿線設(shè)置預(yù)制梁廠進(jìn)行箱梁預(yù)制，然后采用專用運(yùn)梁車和架橋機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)距離的運(yùn)輸、架設(shè)。2、橋位現(xiàn)場(chǎng)逐孔灌注 目前移動(dòng)模架在橋位現(xiàn)場(chǎng)逐孔制作技術(shù)日益成熟，已經(jīng)成為一種重要的制梁方式。3 3、連續(xù)梁懸臂或膺架法施工、連續(xù)梁懸臂或膺架法施工 跨越公路、站場(chǎng)、河流等跨度較大的跨越公路、站場(chǎng)、河流等跨度較大的 橋梁主要采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，根據(jù)橋梁主要

11、采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，根據(jù) 結(jié)構(gòu)跨度布置、類型和工期要求，多采用懸臂、膺結(jié)構(gòu)跨度布置、類型和工期要求，多采用懸臂、膺架法施工。架法施工。 4 4、變橋面道岔橋、變橋面道岔橋 由于高速道岔的長(zhǎng)度都在由于高速道岔的長(zhǎng)度都在70m70m以上，當(dāng)山區(qū)站場(chǎng)以上，當(dāng)山區(qū)站場(chǎng)鋪設(shè)多組高速道岔時(shí)，由于場(chǎng)地不足，需采用道岔鋪設(shè)多組高速道岔時(shí)，由于場(chǎng)地不足，需采用道岔橋延長(zhǎng)站場(chǎng)。橋延長(zhǎng)站場(chǎng)。1、工廠化生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、效率高、成本底 高速鐵路常用跨度箱型梁的制造基本上都 采用工廠集中預(yù)制，生產(chǎn)工藝采取先張法施工工藝、 混凝土養(yǎng)生實(shí)行壓力高溫養(yǎng)生工藝，縮短了生產(chǎn)周期，減 少了臺(tái)位占有時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，有效降低了

12、生產(chǎn)成本。 由于后張法現(xiàn)場(chǎng)制梁場(chǎng)地接近橋位，避免了箱梁長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)木薮筮\(yùn)費(fèi)；預(yù)制、存放，均采用工廠化生產(chǎn)方式，既保證工程質(zhì)量的控制，又便于施工管理；與造橋機(jī)法、膺架法制梁相比較，具有制梁速度較快、生產(chǎn)工藝成熟、質(zhì)量容易控制等。同時(shí)也存在梁場(chǎng)占地大，模板套數(shù)多，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)等不足的缺點(diǎn)。2、采用高性能混凝土 通過混凝土材料中摻加活性礦物摻合料 （級(jí)粉煤灰、磨細(xì)礦粉）和其它改善混凝土性 能的外加劑，改善混凝土的耐久性和施工性能。對(duì)混 凝土采用的各種材料提出了嚴(yán)格要求和規(guī)定。 混凝土質(zhì)量應(yīng)達(dá)到以下要求： （1）強(qiáng)度及彈性模量不得低于設(shè)計(jì)值。 （2）凍融循環(huán)200次后，試件重量損失不大于5%，動(dòng)彈模不低

13、于60%。 （3）抗?jié)B等級(jí)不小于p20。 （4）氯離子滲透值不大于1000c。 （5）護(hù)筋性試件中鋼筋不應(yīng)出現(xiàn)銹蝕。3、預(yù)制梁養(yǎng)護(hù)條件好 （1）冬季預(yù)制時(shí)，早期可以采用蒸汽養(yǎng)護(hù) 靜停時(shí)，棚溫不低于5，灌筑完保持4小時(shí)；升 溫速度不應(yīng)大于10/h；恒溫蒸汽溫度不宜超過45 ；降 溫速度不大于10/h。 蒸養(yǎng)過程中，梁體芯部混凝土溫度不應(yīng)超過60，芯部與表層、表層與環(huán)境溫差不超過15。蒸養(yǎng)結(jié)束后立即進(jìn)入自然養(yǎng)護(hù)，時(shí)間不少于14天。 （2）自然養(yǎng)護(hù)時(shí)保持混凝土表面充分潮濕；相對(duì)濕度在60%以上時(shí)，不應(yīng)少于14天；否則不應(yīng)少于28天。4、便于控制預(yù)制梁拆模 （1 1）混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的）混凝土強(qiáng)

14、度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60%60%以上。以上。 （2 2）梁體混凝土芯部與表層、箱內(nèi)與箱外、表層）梁體混凝土芯部與表層、箱內(nèi)與箱外、表層 與環(huán)境的溫差不大于與環(huán)境的溫差不大于1515。5、便于控制后張梁預(yù)應(yīng)力的施加 三階段張拉 （1）帶底模預(yù)張拉：張拉的目的是防止早期混凝 土溫差及收縮裂縫，張拉前松開側(cè)模，不能讓側(cè)模阻礙梁體壓縮變形，張拉后可以脫離底模的支撐。 （2）初張拉：達(dá)到80%混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行初張拉，提供頂梁、移梁所需的預(yù)應(yīng)力。 （3）終張拉：梁體混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和彈性模量值，且混凝土齡期不少于10天，要求已張拉過的預(yù)應(yīng)力束重新拉到設(shè)計(jì)噸位。6、便于管道壓漿控制，實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力鋼束的封閉

15、7、預(yù)制梁靜載彎曲抗裂性及撓度試驗(yàn) 需要檢驗(yàn)的場(chǎng)合 （1）首孔預(yù)制梁生產(chǎn)時(shí)。 （2）正式生產(chǎn)后，原材料及工藝有較大變化，可能影響產(chǎn)品性能時(shí)。 （3）批量生產(chǎn)中抽樣。 （4）有質(zhì)量缺陷，可能對(duì)產(chǎn)品的抗裂性及剛度有較大影響時(shí)。預(yù)制箱梁的架設(shè)主要包含三大任務(wù)： （1）提梁、裝車 （2）箱梁運(yùn)輸 （3）箱梁架設(shè)上述三大任務(wù)涉及到三項(xiàng)大型設(shè)備： （1）軌行提梁吊車 （2）運(yùn)梁臺(tái)車 （3）架梁機(jī)一、箱梁裝車過程 裝車時(shí)，保證箱梁在臺(tái)車上的平衡，一是 箱梁支點(diǎn)的平衡，絕對(duì)避免一角懸空，二是保 證梁體中心線與運(yùn)梁臺(tái)車中心線重合。二、運(yùn)梁過程 1、保持車速均勻，沿途路線度不能超過規(guī)定的要求； 2、必須有引導(dǎo)人員在前方檢查路面，不得有交大的凹凸和尖銳物，路面必須達(dá)到足夠的強(qiáng)度； 3、經(jīng)過涵頂或其他已經(jīng)橋時(shí)，必須實(shí)現(xiàn)完成涵洞或其他橋梁的承載能力檢算，確保安全。 4、惡劣天氣不得運(yùn)梁。三、架梁過程1、架梁前必須完成支座墊石頂面標(biāo)高的測(cè)量，相鄰支座表面的高差不得超過規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。2、落梁前再次校核支座字線、錨栓孔位置、孔徑、深度，清除錨栓孔內(nèi)的積水及雜物。3、落液梁時(shí)必須首先用壓千斤頂平衡支撐起梁體，不得發(fā)生三點(diǎn)支撐的情況。4、調(diào)整梁頂標(biāo)高達(dá)到要求之后，在支座錨栓空內(nèi)和支座下鋼板與墊石頂面之間的空隙內(nèi)灌注高強(qiáng)砂漿，當(dāng)高強(qiáng)砂漿達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度之后，方可撤去液壓千斤頂。 每一片箱梁需安