[建筑]客專橋梁工程術(shù)概述

1、授課：申愛國教授第一節(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、高架橋及長橋多。比例大、高架橋及長橋多。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。混凝土和預(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)變形對線路影響少、養(yǎng)護(hù)工作量小、變化引起結(jié)構(gòu)變形對線路影響少、養(yǎng)護(hù)工作量小、造價低等優(yōu)勢，在客運(yùn)專線橋梁設(shè)計(jì)中廣泛采用。造價低等優(yōu)勢，在客運(yùn)專線橋梁設(shè)計(jì)中廣泛采用。4 4全面采用無砟軌道是高速鐵路發(fā)展趨勢，橋上無全面采用無砟軌道是高速鐵路發(fā)展趨勢，橋上無砟軌道對橋梁的變形控制提出更為嚴(yán)格的要求。砟軌道對橋梁的變形控制提出更為嚴(yán)格的要求。1 1、結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)好、

3、結(jié)構(gòu)動力效應(yīng)好2 2、不對梁上無縫線路產(chǎn)生附加作用、不對梁上無縫線路產(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、使用壽命長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及以下的簡支梁應(yīng)選擇合適的自振及以下的簡支梁應(yīng)選擇合適的自振 頻率，避免列車過橋時出現(xiàn)共振或過大振動。頻率，避免列車過橋時出現(xiàn)共振或過大振動。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)化并簡化規(guī)格、品種。常用跨度橋梁應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化并簡化規(guī)格、品種。5 5長橋應(yīng)盡量避免設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。長橋應(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 變形和位移會使橋上鋼軌承受額外的附加變形和位移會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）制動力）制動力

5、（2 2）伸縮力）伸縮力（3 3）撓曲力）撓曲力為了保證橋上無縫線路（有砟）為了保證橋上無縫線路（有砟） 穩(wěn)定和安全，要求：穩(wěn)定和安全，要求：（1 1）橋上無縫線路橋上無縫線路 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）橋上無橋上無 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）制動制動時，梁軌相對快速位移不大于時，梁軌相對快速位移不大于 4mm 4mm。最大制動力出現(xiàn)在停車前瞬間，橋梁墩臺應(yīng)有最大制動力出現(xiàn)在停車前瞬間，橋梁墩臺應(yīng)有足夠的縱向剛度以限制制動時鋼軌出現(xiàn)較大的應(yīng)力足夠的縱向剛度以限制制動時鋼軌出現(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）簡化常用跨度標(biāo)準(zhǔn)梁的品種。）簡化常用跨度標(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)專線橋梁對支座的要求客運(yùn)專線橋梁對支座的要求 （1 1）應(yīng)明確區(qū)分固定和活動支座，保證橋）應(yīng)明確區(qū)分固定和活動支座，保證橋 上無縫線路的安全。上無縫線路的安全。 （2 2）支座應(yīng)縱、橫向均能轉(zhuǎn)動，并能使

8、結(jié)構(gòu)在）支座應(yīng)縱、橫向均能轉(zhuǎn)動，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)用于各國高速鐵路橋梁。路橋梁。3 3每孔簡支箱梁的四個支座采用四種型號。每孔簡支箱梁的四個支座采用四種型號。4 4有砟橋梁的坡道梁支座應(yīng)垂直設(shè)置（無砟橋梁另作考慮）。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、同時注重外觀簡潔，取消了墩帽、并在墩頂設(shè)有0.51m深的凹槽；同時墩頂預(yù)留千斤頂頂梁位置。 （2）預(yù)制架設(shè)簡支梁，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，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、長橋、大 跨度橋梁多。 2、設(shè)計(jì)時速300km、350km的客運(yùn)專線及城際鐵路，其梁面均采用

10、無砟軌道。 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、簡支箱梁梁場預(yù)制 32m雙線整孔預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁為 主型結(jié)構(gòu)，少量配跨采用24m簡支箱梁。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)行長距離的運(yùn)輸、架設(shè)。2、橋位現(xiàn)場逐孔灌注 目前移動模架在橋位現(xiàn)場逐孔制作技術(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、河流等跨度較大的跨越公路、站場、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 由于高速道岔的長度都在由于高速道岔的長度都在70m70m以上，當(dāng)山區(qū)站場以上，當(dāng)山區(qū)站場鋪設(shè)多組高速道岔時，由于場地不足，需采用道岔鋪設(shè)多組高速道岔時，由于場地不足，需采用道岔橋延長站場。橋延長站場。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 少了臺位占有時間，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)場制梁場地接近橋位，避免了箱梁長途運(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。同時也存在梁場占地大，模板套數(shù)多，生產(chǎn)周期較長等不足的缺點(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%，動彈模不低

13、于60%。 （3）抗?jié)B等級不小于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，早期可以采用蒸汽養(yǎng)護(hù) 靜停時，棚溫不低于5，灌筑完保持4小時；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)，時間不少于14天。 （2）自然養(yǎng)護(hù)時保持混凝土表面充分潮濕；相對濕度在60%以上時，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)的場合 （1）首孔預(yù)制梁生產(chǎn)時。 （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。 （3）批量生產(chǎn)中抽樣。 （4）有質(zhì)量缺陷，可能對產(chǎn)品的抗裂性及剛度有較大影響時。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)梁臺車 （3）架梁機(jī)一、箱梁裝車過程 裝車時，保證箱梁在臺車上的平衡，一是 箱梁支點(diǎn)的平衡，絕對避免一角懸空，二是保 證梁體中心線與運(yùn)梁臺車中心線重合。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，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