大跨度双线铁路（共8篇）
大跨度双线铁路 篇1
摘要：随着我国交通事业的发展, 越来越多的铁路隧道工程得到了建设。在本文中, 将以某工程实例对大跨度双线铁路隧道施工及变形控制技术进行一定的研究。
关键词：大跨度双线铁路,隧道施工技术,变形控制技术
0 引言
在山区隧道工程施工中, 隧道穿越软弱围岩时, 初期支护常常出现大变形问题, 如果再遇到地下水等不良地质条件时, 大跨度隧道围岩变形更为严重。国内多条隧道如关角隧道、乌鞘岭隧道等, 均出现过严重的变形。本文研究的山西中南部铁路通道暖泉会隧道穿越了软弱泥砂岩层, 同时还存在隧道浅埋、拱顶粗圆粒土和丰富的地下水等不良地质条件, 遇到了初期支护严重变形的问题, 施工难度很大。因此, 如何控制软岩变形, 确保安全快速施工, 是隧道施工阶段亟待解决的技术问题。
本文提出运用科学的围岩量测手段和采取有针对性的工程措施来控制围岩变形, 大大提高了施工期间的围岩稳定性, 为快速施工创造了基础条件, 取得了良好的施工效果。
1 双线铁路隧道施工特点、围岩变形的成因及危害
1.1 双线铁路隧道施工特点
铁路隧道是修建在地下或水下并铺设轨道供机车车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类, 其中山岭隧道是修建最多的隧道类型。综合来看, 铁路隧道施工特点有三:
1.1.1 快速施工难度大
铁路隧道施工的作业空间有限, 处于一个相对封闭的空间内, 在有限的空间内进行掘进开挖、装车出碴、立架喷砼、仰拱及二衬砼等各道工序穿插施工, 工序之间相互影响, 紧前紧后工序相互制约, 快速施工难度很大。
1.1.2 作业环境不佳
隧道处于一个相对封闭的狭小地下空间内, 受掌子面爆破开挖和机械设备作业等影响, 洞内粉尘较大;在爆破后, 掌子面拱顶常有掉块现象, 施工人员存在一定的安全风险;如地下水丰富时, 常会出现涌水和突泥等现象, 作业条件十分恶劣。
1.1.3 隧道地质条件差
隧道属于地下结构, 当隧道路段中存在断层、地下水、软弱围岩等不良地质条件时, 施工时很可能发生大变形, 如不及时得到控制, 将会对现场人员的生命安全和施工设备造成严重的安全威胁, 施工企业也会因此蒙受重大的经济损失。
1.2 隧围岩变形的成因及危害
1.2.1 成因
根据变形成因, 通常可将变形围岩分为受围岩岩性控制、受围岩结构构造控制和受人工采掘扰动影响三个主要的类型。在隧道施工中, 围岩变形往往是多个因素共同作用的结果, 比如水文地质条件的变化、支护结构不合理、支护设备使用不当、施工工艺或技术措施不恰当、现场管理松懈等等。
1.2.2 危害
如果围岩变形得不到及时控制, 变形较小则导致拱顶掉块、初支侵限, 需要更换初支钢拱架, 变形较大可导致隧道塌方、冒顶或地表下沉等问题, 会对现场施工人员的生命安全造成严重的威胁, 施工方也将因返工而蒙受巨大的经济损失。
2 双线铁路隧道施工工艺及围岩量测
2.1 工程概况
我国山西中南部铁路通道暖泉会隧道起讫里程改DK53+480~改DK55+923.68, 全长2443.68m, 为双线铁路隧道。隧道洞身拱顶为粗圆粒土, 富含地下水, 中下导坑穿过地层主要为水平薄层状灰色泥质砂岩, 夹薄层紫红色泥岩, 节理裂隙发育, 地下水丰富;洞身穿越多处地表冲沟, 有多处浅埋地段, Ⅴ级围岩地段占隧道总长的81%。本隧道线间距5m, 隧道开挖跨度最大为15.27m, 属于大跨度双线铁路隧道。
本隧道设计为复合式衬砌结构, V级围岩初期支护为钢筋网、100cm间距的20a工字钢架、25cm厚C20喷射混凝土喷锚结构, 45cm厚的C35钢筋二衬砼。
2.2 施工工艺及施工方法
2.2.1 工艺流程
根据图1所示隧道断面结构, 本工程拟用正台阶法进行隧道施工, 工艺流程如图2所示。
2.2.2 施工方法
①超前支护。
本隧道V级围岩采用3.5m长的小导管作为超前支护措施, 环向间距40cm。为了利于导管入孔顺利, 将小导管的前端位置做成尖锥状, 每隔15cm在管壁位置进行钻眼, 眼孔直径控制在8mm。使用YT28手风钻钻孔, 钻孔直径, 沿着开挖轮廓线设6-10°的仰角, 钻孔完成后将事先加工好的导管打入孔中, 并及时向导管内进行注浆, 保证导管与岩体间缝隙填塞密实。
②洞身掘进及初期支护。根据隧道断面结构特点, 我们采用台阶法进行施工, 首先开挖上部导坑, 再开挖下半断面, 最后进行仰拱混凝土及二次衬砌, 每次开挖完成后及时施作初期支护;下半断面施工完成一定长度后施做仰拱;最后施工二衬和附属工程。
上台阶采用支架式风钻钻孔, Ⅴ级围岩采用微震动控制爆破工艺开挖。下台阶风钻钻孔, 人工装药, 非电毫秒雷管微差控制爆破, 上台阶开挖爆破施工完毕后, 初喷混凝土封闭围岩。待混凝土初凝后, 按设计的支护参数施作砂浆锚杆。锚杆安装完毕, 在锚杆外端挂设钢筋网片或工字钢架, 复喷混凝土达到设计厚度。开挖爆破后, 采用挖掘机配合装载机装碴, 自卸汽车运输。
③拱墙二次衬砌。
隧道衬砌采用12m长整体式液压衬砌台车, 一次施工长度12m, 采用混凝土输送泵泵送作业, 由下向上, 对称分层, 先墙后拱灌筑, 入模倾落自由高度不超过2.0m, 通过插入式振捣器以及附着式振捣器进行联合振捣。
2.3 隧道围岩量测方法
结合隧道台阶法开挖施工工法特点, 本工程围岩变形量测选择拱顶下沉、洞内收敛、地表沉降、洞内外观察、围岩压力、初支喷砼应力、二次应力等指标, 对隧道围岩变形进行全面监测, 本文主要介绍拱顶下沉、洞内收敛、围岩压力的监测方法。
2.3.1 拱顶下沉
拱顶下沉量测是通过监测隧道拱顶的下沉值, 了解隧道断面变化情况, 判断拱顶围岩是否稳定的一种量测手段。拱顶下沉测点设于拱顶轴线上, 开挖后, 在拱顶围岩内壁钻孔并预埋观测标。观测标采用直径20mm螺纹钢筋, 具体长度根据喷射混凝土厚度+基岩打眼深度+外露长度确定, 一般锚固深度20cm, 外露长度不宜大于3cm。外露端粘贴反射膜片。在喷射混凝土时将反射膜片保护好, 防止污损其反射膜表面。测点纵向间距Ⅴ级围岩为5m, Ⅳ级围岩为10m, 采用水准仪倒尺或全站仪反射片测量。测点埋设时间为爆破完成后及时进行, 量测频见表1, 初始读书最晚必须在下一循环开挖前完成。
注:B表示隧道开挖宽度, d表示天, 由位移速度决定的监控量测频率和由距开挖面距离决定的监控量测频率之中, 原则上采用较高的频率值.
2.3.2 洞内收敛
洞内收敛是通过量测洞内两点之间的距离变化来判定隧道围岩的稳定性。洞内收敛量测在中台阶和下台阶各设2个测点, 与拱顶下沉测点联合设置6条测线, 2条水平侧线和4条斜侧线, 见图3, 采用收敛仪或全站仪反射片测量。洞内收敛与拱顶下沉测点应设于同一断面, 测点应尽量对称布置, 以便于整个量测形成信息体系, 相互印证。洞内收敛的量测频率与拱顶下沉相同, 见表1。
2.3.3 围岩压力量测
围岩压力量测是监测地层与初期支护之间的接触压力, 采用振弦式双膜压力盒配合频率接收仪的二次仪表监测。隧道开挖后, 先挂细铁丝网用水泥砂浆抹平, 用水泥钉固定压力盒, 再分次喷混凝土至设计厚度, 保证压力盒的表面法线方向与围岩压力方向一致。在埋设之前测试一次频率读数, 埋设后, 再测读一次传感器频率。
2.4 监控量测控制标准的判定
2.4.1 根据位移变化速度判定
拱顶下沉、净空变化速度持续达5mm/d或累计达100mm时, 围岩处于急剧变形状态, 应停止掘进, 并及时分析原因, 采取处理措施。
水平收敛 (拱脚附近) 速度小于0.2mm/d时, 拱部下沉速度小于0.15mm/d, 围岩基本达到稳定。
在浅埋地段以及膨胀性、挤压性围岩等情况下, 应采用其它指标判别。
2.4.2 根据位移时态曲线的形态来判别
将量测数据进行处理和分析, 目前, 国内主要选用以下三种非线性曲线函数中精度最高者进行回归分析, 观测数据不宜少于25个。
对数函数u=A+B/Lg (1+t)
指数函数u=Ae-B/T
双曲函数u=t/ (A+Bt)
u:变化值 (mm) ;A、B:回归系数;t:监测时间 (d) 。
回归结果表明:对数函数用于初期支护变形可取得较高的回归精度;初支基本稳定后因对数函数为发散型函数, 与实测值有较大偏差, 而此时采用指数函数可获得较满意的结果;而双曲函数则可预计最终位移值U∞=1/B。一般情况会出现如下两种时间———位移特征曲线, 见图4所示。
图4中, (a) 图表示绝对位移值逐渐减小, 支护结构趋于稳定, 可施立模筑砼衬砌; (b) 图表示位移变化异常, 反弯点喷锚支护出现严重变形, 这时应及时通知施工管理人员, 该段支护须采取加强措施, 确保隧道不坍方;严重时施工人员须迅速撤离施工现场, 保证施工人员安全。
2.5 量测成果分析与信息反馈
现场量测数据中存在偶然误差, 具有一定的离散性, 量测数据在时间散点图上会上下波动, 难于找出规律。故每次量测后应立即对量测数据进行校核和整理, 包括原始数据的记录、检验和观测物理量的换算以及填表、绘图、误差处理、曲线回归分析、量测结果分析和异常值判别等日常工作。量测结果分析采用散点图 (时态曲线) 和回归分析法, 根据监控量测判别标准, 依据时态曲线的形态, 结合围岩稳定性、支护结构的工件状态、对周围环境的安全性进行综合评价, 如有异常应及时补测。位移-时间曲线最能直接明确的反映围岩和支护受力状态随时间的变化情况。量测数据分析应包括以下主要内容:
①根据量测值绘制时态曲线。②选择回归曲线, 预测最终值, 并与控制基准进行比较。③对支护及围岩状态、工法、工序进行评价。④及时反馈评价结论, 并提出相应工程对策建议。⑤监控量测数据分析利用计算机进行, 可采用指数模型、对数模型、双曲线模型、分段函数、经验公式等其中最合适的一种形式进行计算分析, 并预测最终值。实测数据在正常预测曲线附近分部时则说明隧道围岩变形正常, 当实测数据曲线出现反弯点或每天的相对净空变化超过1mm时, 则说明围岩变形出现异常性速率开始变大, 应加强观测, 并通知现场施工密切注意支护结构的变化, 同时需采取加强支护措施, 必要时暂停开挖。分析如图5、图6。
3 围岩变形控制措施
通过对各个围岩量测指标的观测和分析, 综合判断围岩的稳定性, 建立信息反馈机制。有针对性的采取各种工程措施和组织措施, 在施工中动态控制围岩变形, 从而纠正各个监控量测指标, 使其处于安全范围内, 最终保证隧道结构安全和施工人员、机械设备的安全。
①径向注浆, 加固围岩。
从提高围岩力学性能着手, 主动加固围岩, 采取注浆加固围岩, 使之承受一部分荷载, 提高围岩的自稳能力, 减少围岩松弛变形。
②加长加密锚杆, 增设锁脚锚管。
加长加密锚杆, 增设拱脚钢架的锁脚锚管, 使钢架承受的荷载通过锚杆和锁脚锚管传入基岩深部, 从而增大初期支护的承载能力, 防止拱脚下沉和内移, 保证围岩的稳定, 控制围岩变形。
③采取适宜的开挖工法。
对不同围岩, 可采取短台阶法、带临时仰拱的台阶法和双侧壁导坑法等开挖方法。开挖时, 支护要及时, 缩短支护闭合成环时间。防止初支整体下沉, 水平收敛增大, 引起过大变形, 导致拱部岩层坍塌。增设临时仰拱, 使其上半断面先成环, 保证上半断面的相对稳定。
④加大预留变形量, 调整一次开挖进尺。
预留足够的变形量, 使初期支护发生一定的变形, 通过适量的柔性变形消耗围岩中储存的能量, 并防止断面侵限;同时缩减一次开挖进尺, 加密拱架间距, 加强支护。
⑤加快仰拱及填充施工进度, 快速成环。
加快仰拱施工进度, 缩减仰拱至掌子面的距离, 使其开挖段的初支尽可能多的封闭成环, 成环后, 受力结构合理, 对控制围岩变形效果显著。
⑥加强施工组织管理, 规范作业。
严格控制作业标准, 规范作业, 杜绝各种违章施工, 减少施工缺陷对围岩变形的影响;控制爆破装药量, 减小对软弱围岩的扰动。
总之, 控制围岩变形主要是从加固围岩本身、加强支护措施、选择适合的开挖工法和加强施工组织等几方面进行, 各个方面相辅相成, 往往是各种措施共同作用效果更佳。
4 变形控制效果
根据围岩变形量测反馈信息, 有针对性的采取工程措施和组织措施后, 及时有效的控制了围岩变形。在暖泉会隧道的施工中未出现不可控的大变形、未出现塌方、冒顶等安全事件, 并按期快速完成了施工任务, 保证了工程质量和施工工期。
5 结论
本文我们对大跨度双线铁路隧道施工及变形控制技术进行了一定的研究, 总结出一些控制大变形的技术手段和工程措施, 希望今后在类似的工程实践中, 能起到一定的借鉴和参考作用。
参考文献
[1]周烨, 李鹏飞, 张隨.大断面黄土隧道初期支护合理施作时机[J].北京交通大学学报, 2012 (01) :41-47.
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[3]李健, 谭忠盛, 喻渝, 倪鲁肃.下穿高速公路浅埋大跨度黄土隧道施工措施研究[J].岩土力学, 2011 (09) :2803-2809.
大跨度双线铁路 篇2
铁路大跨度钢管拱混凝土系杆拱桥拱肋混凝土倒注技术
铁路大跨度钢管拱桥,由于其跨度大,外观美观,在铁路建设中较为常用.但系杆拱拱肋混凝土的倒注施工由于施工难度大,对倒注设备性能要求良好、混凝土坍落度要求合理、倒注时间必须连续,由于高空作业,安全防护要求高,成为铁路大跨度钢管拱混凝土系杆拱桥施工的控制性工序.本文通过对太中银铁路跨石中高速公路特大桥(60+96+60)M三跨连续梁钢管拱内混凝土倒注技术的总结,介绍了大跨度中承式钢管混凝土浇筑的.的方法 及要求.对类似工程的施工有一定的指导作用.
作 者：王登琴 作者单位：中铁二十一局集团第四工程有限责任公司,青海,西宁,810006刊 名：甘肃科技纵横英文刊名：SCIENTIFIC & TECHNICAL INFORMATION OF GANSU年，卷(期)：38(3)分类号：U4关键词：钢管拱 混凝土 系杆拱 倒注 施工技术
单线大跨度铁路连续梁桥设计研究 篇3
1.1 主桥概况
清石河特大桥位于宁夏原州区干沟, 该沟为低山区下切式黄土冲沟, 桥址处沟槽较深约81m且较顺直, 沟底比降约为1.2%。岸坎为黄土岸坎, 岸坎很陡。初步设计主跨采用 (64+112+64) m预应力混凝土连续梁桥, 其余为32m预应力简支梁桥。
1.2 桥址区自然概况
干沟两岸植被一般, 沟床内泥岩出露, 沟内有很少量的流水;小里程侧岸坎较陡, 但坡面较整齐, 沟顶为台阶式耕地;大里程侧岸坎较陡且破碎, 坡面为错落体, 岸坎顶为耕地, 耕地边缘处具有大量黄土陷坑, 且基本串联。根据国家质量技术监督局颁发的《中国地震动参数区划图》 (GB19306-2001) 的划分及《铁路工程抗震设计规范》 (GB50111-2006) 的相关规定, 结合沿线工程地质条件及工程设置情况, 桥址区地震动峰值加速度0.20g (相当于地震基本烈度八度) , 地震动反应特征周期0.40s。
该地区深居西北内陆高原, 平均海拔在1000m以上, 所以基本没有酷暑;1月平均气温在零下8℃以下, 极端低温在零下22℃以下。该地区气候的最显著特征是:气温温差大, 大部分地区昼夜温差一般可达12~15℃。
1.3 主要技术标准
(1) 地方铁路Ⅰ级;
(2) 正线数目:单线;
(3) 设计行车速度:80km/h;
(4) 设计活载:中—活载;
(5) 设计洪水频率:1/100。
2 主桥结构
主桥为现浇预应力混凝土连续箱梁, 孔跨采用 (64+112+64) m, 采用悬臂施工。主桥为单线桥, 位于直线上。梁体构造均按直线设置, 箱梁梁段分界线。横隔墙及梁端线均按直线径向布置。梁体为单箱单室变高度直腹板箱形截面梁顶面设有2%的“人”字坡, 以利于桥面排水, 人行道侧为平坡, 主墩墩顶处梁高为8.8m, 梁底曲线为二次抛物线。腹板厚度由箱梁梁体根部80cm渐变至跨中与过渡支点附近梁段50cm;底板在箱梁根部厚100cm, 渐变至跨中及边跨直线段厚50cm;顶板厚40cm。箱梁在支点处设有横隔墙, 中支点横隔墙厚3.0m, 边支点横隔墙厚1.5m, 箱梁的跨中处也设一道1.0m厚的横隔墙, 横隔墙处均设过人洞。除1号桥墩, 其余均采用单线圆端型实体墩, 1号桥墩采用单线圆端形空心墩。故采用了不同的桩基形式。0号台、3号墩采用150cm钻孔灌注摩擦桩基础;1号台、2号墩采用200cm钻孔灌注摩擦桩基础。其余墩台采用125cm钻孔灌注摩擦桩基础 (见图1) 。
3 设计研究比较
桥梁结构不仅要满足强度的要求, 更重要的是要满足刚度要求, 以此来满足机车车辆运行的安全性、平稳性、旅客乘坐舒适性要求, 本次设计共提出了两种方案:
方案1:梁顶宽9m, 单侧悬臂长1.5m, 箱梁底宽为6m。腹板厚度由箱梁梁体根部80cm渐变至跨中与过渡支点附近梁段50cm;底板在箱梁根部厚100cm, 渐变至跨中及边跨直线段厚50cm;顶板厚40cm。
方案2:梁顶宽7.5m, 单侧悬臂长0.95m, 箱梁底宽为5.6m。腹板厚度由箱梁梁体根部80cm渐变至跨中与过渡支点附近梁段50cm;底板在箱梁根部厚100cm, 渐变至跨中及边跨直线段厚50cm;顶板厚40cm。
对方案1和方案2进行了技术经济比较, 全桥主要工程数量比较 (见表1) 。
3.1 静力计算结果比较
为对清石河特大桥的两种设计方案进行力学性能分析对比, 对该桥进行了施工阶段分析以及成桥运营阶段分析, 在成桥运营阶段分别考虑了两种工况:
工况1:自重及收缩徐变+支座强迫位移+中—活载+列车摇摆力;
工况2:自重及收缩徐变+支座强迫位移+中—活载+列车摇摆力+非均匀温度变化。
采用国际通用的有限元程序Midas/Civil建立全桥有限元模型, 用梁单元模拟主桥, 各梁段离散为梁单元。按照箱梁截面的变化情况, 全桥共划分为73个梁单元, 74个节点。每个0#段划分为4个单元, 每个悬臂浇筑梁段划分为等长度的1个单元, 合拢段均作为1个单元, 边跨直线段划分为5个单元。 (见图2) 。
根据以上两种计算工况, 计算出来该桥的静态力学性能, 限于篇幅, 文中仅给出了成桥阶段累积位移对比图以及工况1作用下的应力对比图。
从图3可以看出, 方案1和方案2的成桥累积位移变化趋势基本一致, 方案1的位移最大值发生在中跨跨中, 最大值为28.26mm, 方案2的位移最大值为35.03mm。从图4、图5可以看出, 在工况1作用下, 梁的上缘正应力和下缘正应力变化基本一致。方案1的上缘最大正应力为11.97Mpa, 下缘最小正应力为0.71Mpa。方案2的上缘最大正应力为13.75Mpa, 下缘最小正应力为1.78Mpa, 均满足现行铁路规范的要求。从静力分析的结果可以看出:方案1和方案2均能满足要求, 但是从技术经济比较方案2比方案1更经济、合理。
3.2 主桥动力特性与纵、横向刚度
主桥的自振频率在很大程度上能够反映出主桥刚度的大小, 也就反映出主桥的动力特性。因此, 分析主桥动力特性的首要问题便是准确地计算主桥的自振频率及各阶频率对应的振型特点。现对方案1及方案2进行动力特性分析计算, 经分析计算, 表2为主桥前五阶的自振频率的计算结果及相应振型特征。图6为动力计算模型, 图7、图8为利用计算程序Midas计算出的主桥第1、2阶振型图。
从本桥前五阶振动频率和振型可以看出, 方案1和方案2的振动频率和振型基本一致, 梁的竖向、纵向振动和横向弯曲振动交替出现, 说明箱梁结构的梁高取值、横截面设计、顶底板厚度和桥墩的截面形式等都较为合理, 全桥扭转振动出现的比较晚, 证明箱型梁抗扭刚度比较大。主桥的横向刚度控制参考了“关于南昆铁路四座大桥横向刚度的补充技术要求” (铁道部建签[1992]93号文) , 应进行梁、墩整体自振周期的检算, 其第1横向自振周期按 (为刚构体系和连续梁的主跨长度, 以m计) 且控制。方案1和方案2的主桥第一横向振型的自振周期分别为1.47s和1.48s, 均能满足要求。
4 结束语
清石河特大桥是拟建铁路原州区至王洼线的重点控制工程之一。本论述正是基于这样的背景之下, 对该桥的设计提出了两种设计方案, 并对这两种方案进行了力学性能分析。经分析发现, 方案1和方案2均能满足现行规范的要求, 但是从经济技术方面进行比较, 方案2比方案1更经济、合理。通过对该桥进行截面优化设计研究, 可以看出优化截面后在不降低桥梁强度及刚度的条件下能节省投资, 为以后修建同类型的桥梁提供了设计及计算依据。
参考文献
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大跨度双线铁路 篇4
拟建厦门至深圳客运专线某特大桥全长7 686 m,边跨为简支梁和连续梁结构,主跨为110 m+2×220 m+110 m下承式等高连续刚性梁柔性拱,全长662 m,在同类桥型中为国内最大跨度。钢桁梁采用带竖杆N形三角桁架,节间长度11.0 m,其中边跨10个节间,桁高15.0 m,桁宽15.0 m,斜腹杆倾角53.7°;柔性拱肋按二次抛物线布置,矢高(上弦以上)44.0 m,矢跨比1/5。结构主要由主桁及拱肋、钢桥面系、纵向联结系、桥门架及横联等组成。设计总重量约16 000 t,单根杆件最大重量约60 t。
大桥施工采用临时支墩配合全回转架梁起重机对称悬拼、柔性拱施工采用全回转架梁起重机对称拼装方案。即在大桥东西两岸边跨和主跨设计位置处打设钢管桩临时墩,在72号墩纵向两侧设置钢管桩临时支架,同时在70号,72号和74号墩承台上分别架设一台塔吊,利用塔吊喂送钢桁梁各杆件到运梁小车上,利用悬拼吊机对称悬拼边跨钢桁梁和中间跨钢桁梁至主跨下临时墩墩顶合龙,然后在合龙后的钢桁梁上利用长臂吊机,悬拼合龙拱肋。避免使用高耸塔架、缆索吊机、龙门吊等大型施工设备,减少了施工设备投入,降低了施工风险,加快施工进度,节省时间,缩短了施工工期。
2 施工阶段受力分析
2.1 分析模型
采用有限元软件MIDAS/CIVIL能比较方便地模拟桥梁施工进程。以北岸上游墩角处为原点,沿桥向为X轴,横桥向为Y轴,竖向为Z轴;桁架杆件和临时支架均以梁单元模拟;加劲桥面板单元按面积等效计算面内厚度,按刚度等效计算面外厚度,桥面板和横梁以铰接连接;临时支墩以只受压不受拉的弹性支撑模拟,由MIDAS/CIVIL 2006建立的梁板计算模型如图1所示。
2.2 计算结果
通过对大桥施工模拟计算分析,发现当架设至合龙口时,在钢梁合龙段临时墩受力前的那一刻状态,不管对于整体受拉杆件还是受压杆件,还是对于结构的稳定性,都是最不利的。
考虑在主力(自重和主要施工荷载)作用下,悬拼吊机回转角位于90°时,边跨最大单悬臂所受的等效应力分布如图2所示,中跨双悬臂所受的等效应力分布如图3所示。
参照TB 10002.2-2005铁路桥梁钢结构设计规范,钢梁安装在主力组合作用下,容许应力提高系数取1.2。主要受力较大杆件的内力汇总结果见表1,表1中的容许应力兼考虑了压杆的局部稳定性,杆件编号如图4所示。
由表1,表2的计算结果不难发现,杆件A13-E12,A14-E13,A15-E14,A28'-A29',A27'-E28',A26'-E27',A25'-E26'和E28'-E29'在架设过程中不能满足承载力需求。
3 加强措施
临时加强结构的设计,既要保证主体结构安全,又得兼顾实用性和经济性。考虑到大桥架设是高空作业,主体结构采用栓焊连接,结构杆件统一由梁厂预制,现场只负责拼装成型,且两主桁杆件出厂后不允许有焊接。由于杆件所受应力超出容许应力不多,尤其A28'-A29'超出容许应力不足2%,经仔细研究,确定直接对A13-E12,A14-E13,A15-E14,A27'-E28',A26'-E27',A25'-E26'和E28'-E29'杆件附加一杆件进行加强,全桥加强杆件分布如图4粗线部分所示。
临时附加杆件和主体杆件统一由工厂预制,且临时加强杆件和主体杆件共用螺栓连接副连接。其中对H形截面的斜腹杆附加一T形截面加强杆件,对口形截面的下弦杆附加一H形截面加强杆件,形成组合截面,其中A13-E12和E28'-E29'加强前后截面分别如图5,图6所示。
经加强后的杆件内力见表3,顺便指出的是,除直接得到加强的杆件外,其余杆件内力变化均较小。
从表3和表1、表2的对比结果可以看出,加强效果明显,能够满足施工要求。
4 结语
针对拟建厦门至深圳客运专线某大跨度刚性梁柔性拱桥主跨悬拼架设过程中若干局部杆件承载力不足的问题,研究设计了一套好加工、易安装且方便卸载的临时加强方案。由实际架设进展说明该方案的临时加强杆件与主体结构协同工作性能较好,解决了大桥悬拼施工的难题,为类似桥梁施工设计临时加强措施提供借鉴。
参考文献
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大跨度双线铁路 篇5
1 工程概况
本文主要通过理论与实证结合的方式进行研究, 作为工程实例的连续铁路主桥长度为68m+108m+108m, 支点梁高为8m, 跨中梁高为4.6m, 以R为380.636曲线变化, 底板厚度从跨中0.4m以曲线变化直到中支点根部处的0.97, 中支点的位置厚度加到1.15m, 主梁梁体的横截面是单箱单室, 箱底外部宽度为5.7m。高墩梁桥的桥墩为空心圆形墩, 墩的高度为97.5m。此工程以Ⅰ级铁路标准进行设计, 预留有双线铁路条件, 主桥建双线, 线的间距为4.2m。主桥均在一条直线之上, 坡度为 -0.31%。车辆时速设计为160km, 桥面为道砟桥面, 桥面总宽度为10.8m, 道砟槽的宽度为8.3m, 两侧的人行道均为1.15m。
2 铁路高墩连续梁桥的施工控制要点分析
2.1 悬臂浇筑施工控制
此类工程通常采用悬臂施工, 通过悬臂施工法成桥后, 桥梁的主梁线形以及恒载力会因施工中的流程差异而有所不同[2]。在悬臂施工的过程中, 主梁的挠度会发生较大变化, 而设计阶段得出的材料弹性模量、构建自重、收缩徐变、抗弯强度等设计参数, 往往会和实际施工所测量的参数不一致, 若在施工过程中没有进行参数逐步校正, 那么这些结构误差会不断累积, 最终因悬臂逐渐伸长, 施工和设计目标的差距也越来越大, 导致合拢困难, 从而影响了梁桥的质量[3]。除此之外, 混凝土的预应力损失、加载龄期以及结构设计参数等的偏差都会造成合拢困难, 强迫合拢会出现赘余力, 从而使设计目标中的结构内力发生改变。体系转换方式的差异包括转换时间及次数。劲性骨架锁定效果及温度等的不同都会对成桥后的线形与内力造成影响, 最终使实际工程效果不能满足设计值预期效果。因此以上问题正是此类工程在进行悬臂施工的控制要点, 应当依据施工中各结构的实地勘测值对相应的设计参数进行比对修正, 再利用修改后的参数进行计算, 得出施工的实测值与理论值, 分析导致差异的主要部分, 并及时采取施工措施。在施工中, 需根据施工实际, 对相关参数进行估算, 再对各个施工流程进行分析与实测检验, 再根据分析结果, 对桥梁线形及应力采取具针对性的施工控制措施, 确保悬臂施工的最终成桥能够和设计期望值相符。
2.2 高墩收缩徐变控制要点
对于普通连续梁桥的施工来说, 可利用过渡板式的两端伸缩装置进行施工, 对过滤板进行设置, 使桥梁转角对于轨道的影响减少, 并利用梁端的抬轨装置以适应桥梁的伸缩位移。具有大跨度的桥梁梁端处如果没有过渡板装置, 那么会随着梁体的收缩使梁缝变小, 而梁端转角处引发的扣件拔力将会增加, 控制要点是在主梁线形与立模的高层计算时只需将主梁收缩形变计入即可, 但铁路高墩连续桥在此基础上, 还必须将主梁与主墩收缩徐变进行计入, 否则会产生主梁线形精度误差[4]。例如本次桥梁工程中, 在结构恒载内力的影响下, 墩顶部位的竖向位移是2.2cm, 当计入收缩行为之后, 高墩墩顶竖向位移则增至6.7cm, 由此可见, 桥墩本身因恒载内力以及收缩徐变会出现一定误差, 因此这也是一个重要的控制要点。
2.3 结构体系转换的控制
本次工程的施工方案是在托架施工0号段之后, 再以对称施工的方式进行1~13号段的悬臂施工。先进行中跨合龙, 后拆除临时的高墩固结物, 再对称进行14、15号段的悬臂施工, 最后进行边跨合龙。结构体系转换也是此类工程的重要控制点, 应将其归入立模高程的计算之中。
2.4 施工控制的总体思路
此类工程应以精确立模来对主梁线形进行控制, 除此之外还要对桥梁的结构应力进行施工监控。这种强化施工过程中的监控, 边施工边纠正参数并重新计算的施工方式不但能保证主梁结构可以满足结构的安全性, 还能保证实现设计目标, 同时提高质量, 防止误差大重新制定施工计划等增加成本的不利情况, 但这种施工难点是必须构建具备高精度的立模高程, 通过有效的模拟来实施监控施工中的各个环节, 可及时发现偏差并加以纠正[5]。本次施工充分利用了监控仿真技术, 对施工过程进行实施动态模拟、计算及管理的有限元方法技巧, 研制了模拟桥梁动态施工过程, 这种方式对于结构参数的计算具有显著效果、处理特殊问题自适应能力强, 同时还可对实测结果进行分析、处理以及信息反馈。除运用仿真模拟, 与实施监控预测的控制策略外, 还必须采用科学的观测手段, 同时还要将参数中的温度、日照等对线形会造成影响的效应滤除, 从而得到更为科学、准确的参数。
3 结论
本次研究根据理论仿真和实地勘察结果进行对比, 确定了实测结果和理论值基本能够保持一致, 那么结果桥梁施工过程中, 可以维持在受力与变形状态都相对稳定的理想状态, 实证表明本文提出的对于主梁线形和内力进行控制的施工思路是可行的。
摘要：铁路高墩大跨度连续梁桥虽然和公路连续梁的施工过程存在很多共通之处, 但铁路高墩大跨度连续梁桥在一些施工要点的控制方面还存在一定特殊性, 因此应当针对此类施工的控制要点展开专门探究。因此本文结合某高墩大跨度铁路连续桥的施工实例, 对此类工程的施工控制要点进行较为深入的分析, 希望能为相关工程提供些许参考。
关键词：大跨度高墩铁路连续桥,悬臂浇筑,施工控制
参考文献
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大跨度双线铁路 篇6
1 工程概况及施工方案简介
京沪高速铁路镇江京杭运河特大桥主跨为(90+180+90)m的连续梁拱，是目前世界上300 km/h及以上高速铁路中最大跨度桥梁，也是国内铁路同类桥梁中的最大跨度。主梁为单箱双室变高度箱形截面，中支点梁高10 m，矢跨比为1∶5，拱肋横截面为等高度哑铃形截面，钢管直径1.1 m，钢管及缀板内浇筑微膨胀混凝土，两榀拱肋底部横向中心距11.9 m，两榀拱肋间共设9道横撑。全桥共设18组双吊杆。本桥采用先梁后拱法施工，即先用悬灌法浇筑连续梁，然后拼装拱肋、对称泵送拱肋内充混凝土，最后安装吊杆并张拉。桥梁总体布置见图1。
2 施工过程仿真分析模型
桥梁施工过程仿真分析采用MIDAS/CIVIL2006，为了更准确的模拟施工过程，计算采用多个模型完成。主梁悬臂灌注施工模拟主要采用梁单元模型。连续梁成桥后，为了准确获得后续施工阶段主梁的局部应力状态，采用实体单元来模拟主梁，拱肋钢管采用梁单元模拟，进行钢管内混凝土灌注加载分析。吊杆张拉控制力优化计算采用实体元———钢管混凝土组合梁单元—拉压桁架单元组合模型模拟。多个计算模型的结果进行叠加，获取准确的结构应力及变形状态。
3 主梁施工过程分析与控制
3.1 主梁线形实测结果分析
根据各阶段线形实测结果及与理论标高对比分析，319,320墩侧的主梁标高变化基本相同，合龙条件较好。梁体各阶段的理论标高与实测标高基本吻合，最大偏差均小于15 mm。连续梁成型时，边跨理论标高与实测标高差值均小于10 mm，中跨最大差值-12 mm。连续梁成型质量良好，图2，图3为2个主要施工阶段的理论与实测线形对比曲线。
3.2 主梁应力测试结果分析
经对主梁各阶段应力变化及累计应力理论值、实测值对比分析，各截面应力变化与理论应力变化接近，合龙前319,320墩侧实测上缘应力均略小于理论计算值，绝对差值约1.3 MPa，下缘应力略高于理论值，差值约0.8 MPa。连续梁成桥时，各测试截面的理论应力与实测应力较为吻合，除5号截面底板应力相差约2.33 MPa,8号截面底板应力相差2.11 MPa，其余各截面应力均较为吻合，连续梁成型质量良好(见表1)。
4 钢管混凝土拱肋、吊杆张拉及二期恒载施工过程控制
4.1 拱肋骨架标高控制测试及分析
拱肋拼装完成后的各工况加载过程中，拱肋受荷载作用逐渐下挠，二次荷载施加后，拱肋顶下挠量最大约137 mm，考虑到拱肋加工预拱度为130 mm，成桥后的拱轴线与设计拱轴线相差不足10 mm，拱肋成型质量良好。
4.2 拱肋钢管应力测试及分析
表2为一肢拱肋理论及实测平均应力。可以看出，截至吊杆力二次调整完成时，南、北肢拱肋平均实测应力接近，并与理论应力较为吻合，拱肋的应力状态良好。
MPa
MPa
4.3 钢管拱施工过程中混凝土梁应力测试及分析
分析从拱肋拼装至成桥各阶段测点应力及顶底板平均应力变化。拱肋支架施工过程中，主梁顶、底板的应力变化最大约2 MPa，梁上拱肋拼装用钢管支架拆除后，主梁应力基本上恢复至连续梁成型时的应力状态。钢管混凝土灌注对梁体的应力状态影响较小，实测应力变化均比较小。吊杆张拉及调整阶段，主梁跨中底板压应力平均变化为3.71 MPa,-1.65 MPa，其余截面应力变化比跨中稍小，其他各阶段主梁的应力变化均比较小。从表3可看出，主梁各截面的实测应力与理论应力基本接近，最大相差约2.5 MPa。除了边跨跨中和主跨跨中顶底板应力差值约4 MPa外，其余截面顶底板应力相差均比较小，基本上呈轴压状态。
4.4 吊杆力的控制
吊杆张拉力采用了优化计算模型，一次张拉，成桥后，对吊杆力进行最后一次调整，全桥的吊杆内力较为均匀，平均约300 k N，吊杆力的差值控制在50 k N之内。
MPa
5 结语
全桥施工过程仿真分析给出了准确的线形和应力控制数据，提高了大跨度连续梁拱组合结构的变形控制精度，保证了连续梁的线形和应力状态满足施工过程及成桥运营阶段的要求。可为今后同类桥梁施工控制提供借鉴。
参考文献
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大跨度双线铁路 篇7
成绵乐客运专线鸭子河特大桥116m系杆拱连续梁位于广汉市, 全桥长228m, 桥面宽13.9m, 主跨长达116m, 跨越既有宝成铁路, 与既有线成20.7°角相交。该系杆拱连续梁桥主体施工, 钻孔桩基础, 重力式桥墩, 梁体采用挂蓝悬臂现浇施工。为确保连续梁施工期间小型物件坠落影响下方宝成铁路的行车安全, 在与既有线路相交的梁体下方搭设防护棚架。该桥与防护棚架相对位置如下:
2 施工方案选择
该系杆拱桥跨越既有包成线, 斜角角度小, 跨度大。按照技术经济比选原则, 防护棚架摒弃了梁体下方满铺防护方案;由于棚架宽度大 (18m) , 支柱高, 棚架整体滑动在吊装施工中支柱对位难度大。最终采用了支架基础固定, 棚架顶部滑动式方案。即将基础与钢管立柱施工完毕后, 整体吊装自带走行装置的防护棚架顶。
3 主要施工流程
施工棚架基础→施工顶棚整体焊接作业平台→施工起重机工作平台→施工钢管支墩基础→安装钢管支墩→安装纵向工字钢→吊装顶棚在纵梁上 (固定横向工字钢→安装纵向槽钢 (分配梁) →竹跳板铺设→综合接地埋设与回流线绝缘保护→施工连续梁。在棚架施工完毕后, 连续梁梁体施工在哪个节块时, 将防护棚架移至对应的下方。
4 具体施工工艺
4.1 棚架基础施工
4.1.1 施工工艺
由于棚架自身为钢结构, 自重较大, 为保证其自身不产生非均匀沉降、倾覆, 对铁路行车安全造成威胁, 因此棚架的独立基础的地基承载力必须达到要求。独立基础施工前挖除表层松软土质, 夯实平整后探测地基承载力至符合设计要求。浇筑至少30cm厚的80cm×80cm的混凝土基座, 并将加工成型的预埋钢板固定在基座上设计位置和标高处。
4.1.2 施工要点
(1) 基础施工前确定既有线两侧线缆的位置, 做好施工过程中线缆的保护工作。
(2) 在地基承载力不合格、扩大基础影响其经济合理性时, 可以考虑在基低打入6根小钢管后进行混凝土施工。
4.2 钢管立柱施工
4.2.1 施工工艺
根据棚架顶设计标高和基础顶部施工实际标高计算出钢管配管长度。按尺寸加工成型, 并在立柱上方开10cm深的槽口, 用于后续安装纵向I22工子钢。安装采用人工手拉揽风绳配合30T吊车安装, 吊装至固定位置后, 将钢管底部围焊在预埋钢板上, 并用4个三角钢板固定焊接钢板与钢管, 底部连接安全稳定。纵向设剪刀撑锚固钢管支墩以保证其整体稳定性。安装完成后将构件临时接地。
4.2.2 施工要点
吊装作业为邻近既有线施工, 吊装过程中配备专人指挥。钢管安装时垂直度反复校正达到要求后, 将钢管固定焊接。宝成铁路外侧用八字形揽风绳配合施工, 保证安装不侵宝成铁路安全线内, 安装完毕后锁死并固定揽风绳, 保证钢管支墩不向宝成铁路内侧倾斜以致影响宝成铁路的正常运营, 安装完毕后锁死并固定揽风绳, 保证钢管支墩不向宝成铁路内侧倾斜以致影响宝成铁路的正常运营。
4.3 纵梁施工
在立柱槽口内焊接钢板并放样I22纵梁位置。采用人工配合吊车安装, 两点起吊。施工时同样用揽风绳配合施工, 拉住两侧绳索保证安装使纵梁不侵宝成铁路安全线内。吊至设计位置后, 将纵梁焊接在钢板上。
4.4 棚架顶施工
4.4.1 施工工艺
(1) 棚架顶拼装
由于防护棚架顶为整体吊装, 为保证棚顶的平整度, 拼装过程在硬化的操作平台上进行。按设计方案将I40工字钢、I10分配梁、方木、竹胶板拼装成一个整体, 并将滑动装置安装在设计位置。
(2) 棚架顶吊装
由于防护棚架顶部重达7.2t, 作业半径13.5m, 选吊杆高度在31m, 选用80t吊车作业。吊装采用4点起吊, 分别在两侧主梁1/4处焊接吊点。吊装时设置牵引绳, 避免作业过程中棚架碰撞铁路电力设施。在吊装就位后对棚架顶进行限位。
4.4.2 施工要点
为确保棚架顶的真题性和安全使用质量, 钢结构焊接质量合格。由于整个吊装作业在宝成线内施工, 所有作业在获得的天窗时间内进行。吊装完成后, 在验收合格后移动至固定位置必须进行限位。
5 施工注意事项
正式施工前要和宝成铁路相关管理部门、运营单位、施工单位签订《施工安全协议书》。所有在线路内和安全距离以内的施工, 在施工前必须与运营管理部门取得联系。施工过程做好安全卡空工作以及与铁路部门做好实时紧密联系。施工时应严格遵守既有线施工规则及操作规程, 并遵守铁路相关部门的相关规定。
6 结束语
以上支柱固定, 顶部滑动式防护棚架的顺利实施, 对大跨度连续梁跨越既有线的技术可行性和经济合理性得到证实。为同类桥梁施工过程的防护工作的施工工艺和施工要点提供一些借鉴。
摘要：近些年来, 高速铁路得到了迅猛的发展。大量高速铁路跨越既有线路, 对既有铁路的行车安全产生较大的影响。结合工程实例, 对大跨度连系梁跨越既有线既有铁路防护棚架施工技术进行阐述, 为相似工程施工提供一些实际经验。
关键词：大跨连系梁,跨越既有线,防护棚架,施工技术
参考文献
[1]GB50017-2003, 钢结构设计规范
[2]GB50205-2001, 钢结构工程施工质量验收规范
[3]铁路工务安全规程.铁运[2006]177号
大跨度双线铁路 篇8
1 工程概况
某设计方案:主跨结构为提篮形钢管混凝土拱, 拱脚中心跨度380米, 矢高76米, 矢跨比为1/5, 主拱立面投影拱轴线为悬链线, 拱轴系数m=3.0。拱圈由两条拱肋与横向联接系构成, 拱肋横向内倾7.6。拱肋拱脚处中心距28米, 拱顶中心距7.72米, 每条拱肋由6个φ1500mm钢管组成, 拱肋平均宽跨比为1/16.7。拱脚至L/8段采用实腹式, 上下钢管由腹板链接。L/8～L/2为空腹段, 上下两个钢管之间用H型字钢腹杆联接, 两条拱肋之间由上、下弦横联杆件联接, 这些联接杆件采用钢管。拱顶77米范围内采用混凝土Ⅱ形刚架。拱顶77米范围以外拱上梁跨采用32米铁路标准简支T梁, 墩柱采用钢管混凝土刚架墩 (如图1) 。
2 有限元模型的建立
对T梁主梁采用T梁梁段有限元法[1]建模, 对桥墩和拱肋及其拱肋间联系构件均采用空间梁元建模, 对拱上Π形结构采用板壳元建模, 钢材及混凝土弹性模量E和泊桑比μ按现行桥规取值。分析模型确定后, 就可由动力学势能驻值原理及形成矩阵的"对号入座"法则[2], 建立桥梁刚度、质量、阻尼等矩阵。通过运用自编的软件计算出桥梁的前十阶自振频率和振型 (如图2和表1) 。
3 建立车辆动力模型
将桥上列车与桥梁视为整体系统。考虑各车辆与桥梁空间振动位移的相互关系, 计算任一时刻t的桥上列车及桥梁空间振动的弹性总势能。按弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的"对号入座" 法则, 建立t时刻此系统空间振动的矩阵方程:
undefined
式中, undefined、undefined、{δ}分别为车桥系统在t时刻的加速度、速度、位移参数列阵。计算分C62货车 (1动+25拖) 和DF11客车 (1动18拖) , 货物列车按单双线分别以50、60、70和80km/h的速度通过桥梁, 客车按单双线分别以80、100、120和140km/h的速度通过桥梁。对以上工况从横竖向位移、脱轨系数、轮重减载率、和Sperling指标等方面对桥梁行车安全性和舒适性进行了分析。
4 铁路大跨度钢管混凝土提篮拱桥动力响应分析
(1) 结构自振特性
第一阶振型为拱、梁对称横弯, 自振频率为0.456Hz, 第二阶振型为拱、梁反对称竖向, 自振频率为0.603Hz, 表明拱肋面外刚度小于面内刚度, 但二者自振频率相差不大, 说明了拱肋的宽跨比 (平均宽跨比1/16.7) 选择合适, 表现了提篮拱整体性能良好。且第一阶横向和竖向频率值满足该类桥梁的要求, 此桥动力稳定性有保障。
(2) 横向动位移
图中给出了拱顶、第三跨T梁跨中、3号墩顶横向动位移与列车速度V的关系图 (如图3) 。
跨中、墩顶、拱顶横向位移随货车速度增大而增大, 且双向行驶比单向行驶的横向位移大, 接近2倍, 其位移值分别为3.6m、3.2mm、2.1mm。在客车作用下, 横向位移并不是随速度增大而递增, 而是在双向行驶速度为120Km/h时最大, 跨中、墩顶、拱顶横向位移分别为1.8mm、1.6mm、1.3mm。跨中横向位移比拱顶的大, 货车比客车产生的横向动位移大。该桥横向振幅满足"铁路桥梁检定规范"的要求, 该桥横向刚度满足要求[7]。
(3) 竖向动位移
图中给出了拱顶、第三跨T梁跨中、3号墩顶竖向动位移与列车速度V的关系图 (如图4) 。
跨中、墩顶、拱顶竖向位移随货车和客车速度增大而增大, 但增大幅度很小, 双向行驶比单向行驶的横向位移大, 约为2倍。拱顶竖向位移比T梁跨中要大, 货车比客车产生的竖向动位移大, 最大竖向位移为拱顶处28mm。该桥竖向振幅满足"铁路桥梁检定规范"的要求, 该桥竖向刚度满足要求[7]。
5 车辆动力响应分析
以下图中给出了脱轨系数、轮重减载率与列车速度V的关系图 (如图5) 。
脱轨系数与轮重减载率是衡量车辆是否脱轨的两种指标, 他们都是由作用于车轮垂向力和侧向力的平衡条件导出。在车桥动力仿真分析中, 列车运行安全性与舒适性 (平稳性) 的评定指标选取为:脱轨系数≤0.8, 轮重减载率≤0.6, 横向摇摆力≤80KN, 参考文献[1]。
货车和客车编组单、双向行驶时脱轨系数增大很快, 双向行驶比单向行驶时的脱轨系数大, 反映了双向行驶比单向行驶时的振动大。客车比货车的增幅快。货车单向行驶脱轨系数的变化范围为0.26～0.50, 货车双向行驶脱轨系数的变化范围为0.28～0.54, 客车单向行驶脱轨系数的变化范围为0.20～0.36, 客车双向行驶脱轨系数的变化范围为0.22～0.40。计算结果均小于0.8, 满足"检定"要求[7～8]。
货车和客车编组单、双向行驶时轮重减载率增大很快, 双向行驶比单向行驶时的轮重减载率略大。货车比客车增幅大。货车单向行驶轮重减载率的变化范围为0.28～0.43, 货车双向行驶轮重减载率的变化范围为0.31～0.46, 客车单向行驶轮重减载率的变化范围为0.15～0.28, 客车双向行驶轮重减载率的变化范围为0.18～0.32。计算结果均小于0.6, 满足"检定"要求[7]。
以下图中给出了Sperling指标Wz与列车速度V的关系图 (如图6) 。
Sperling指标Wz是评价客车舒适性和货车平稳性的一种标准。车辆舒适度反映了车辆的机械振动对旅客影响的评价, 车辆的平稳性是判定车辆振动的稳定性[]。Sperling指标Wz越大振动越大。从图中可知Sperling指标Wz随速度的增大而加大, 双向行驶比单向行驶时的大。Sperling指标Wz在2.0～3.0之间, 客车的舒适度和货车的平稳性满足要求。
6 结论
(1) 该钢管混凝土提篮拱桥面内刚度和面外刚度接近, 拱肋宽跨比 (平均宽跨比1/16.7) 选择合适, 桥梁整体性能良好。
(2) 钢管混凝土提篮拱桥稳定性良好, 横竖向刚度大, 在大跨度铁路桥梁中很有运用前景。
(3) 列车速度对横向振幅影响较大, 且并不总是随列车速度增大而增大, 在某一速度可能产生共振。故过桥时应注意行车速度的选择。
(4) 钢管混凝土提篮拱桥的竖向位移与速度大致成线性关系, 但变化不大。
(5) 在所讨论的工况中, 脱轨系数、轮重减载率和Sperling指标Wz随列车的速度增大而增大, 但该桥均良好满足要求, 充分说明了钢管混凝土提篮拱桥具有很好的横竖向刚度, 满足列车行走的安全性和舒适性。
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