铁路桥梁（精选12篇）
铁路桥梁 篇1
0 引言
截至2014年底, 我国铁路营业里程已超过11万km, 在建高铁规模超过1万km。随着我国铁路建设步伐的加快, 桥梁结构在基础工程中所占比例也不断增加, 其中多条高速铁路的正线采取了高架桥的建设方式, 对桥梁支座的需求量不断增加。作为桥梁工程上、下部结构的传力、连接部件, 桥梁支座产品的性能优劣将直接影响桥梁的整体性能。因此, 在我国铁路建设力度、覆盖区域加大的同时, 对桥梁支座的安全性、耐久性、承载力及环境适应性等方面都提出了较高要求。在此前提下, 球型支座以其结构合理、耐久性强、经济环保等优点, 符合铁路桥梁的科学技术进步要求, 在我国多条铁路尤其是新建高速铁路桥梁中被广泛应用。
1 结构形式
球型支座是20世纪70年代在盆式橡胶
支座基础上研制的一种新型桥梁支座, 于1988年引入我国, 随后在上海南浦公路斜拉桥上应用。球型支座通常由上支座板、球冠衬板、下支座板、平面不锈钢板、平面滑板、球面不锈钢板、球面滑板、密封装置、锚栓、防尘围板等部件组成 (见图1) , 其中球冠衬板是球型支座的核心部件, 起着承载、传力、转动的作用。
球型支座按其使用功能可分为固定支座、单向活动支座和多向活动支座。所有支座类型都可承受竖向荷载, 并具有转动功能。此外, 固定支座可承受各向水平荷载, 但不发生水平位移;单向活动支座可承受限位方向的水平荷载, 可适应非限位方向的水平位移;多向活动支座可适应各向水平位移。
1——上支座板;2——球冠衬板;3——下支座板;4——平面不锈钢板;5——平面滑板;6——球面不锈钢板;7——球面滑板;8——密封环;9——锚栓 (螺栓、套筒及螺杆) ;10——防尘围板
球型支座与既有的各种类型支座相比, 克服了材料、结构、工作原理上的诸多不足, 具有以下优点:
(1) 无橡胶材料, 不存在橡胶质量控制和老化问题, 低碳环保;
(2) 各部件均为面接触, 传力路线简洁明确, 克服了既有弧形支座、摇轴支座等支座应力集中的缺点;
(3) 通过平面摩擦副和球面摩擦副之间的相对滑动来实现支座的平面位移和转角, 反力小、转动灵活;
(4) 滑板材料选用承载能力高、耐磨性好的新型滑动材料, 可有效减小支座尺寸, 提高产品的性价比, 且温度适应性更强, 可适应温度范围在-40~60℃, 在我国南方、北方等不同地域都可使用。
2 设计依据
在我国铁路桥梁设计规范中, 并无专门针对球型支座的设计标准, 因此在球型支座设计时应充分参考涉及支座部分的通用设计规范, 如TB 10002.1—2005《铁路桥涵设计基本规范》、TB 10002.2—2005《铁路桥梁钢结构设计规范》、TB 10002.3—2005《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》及GB/T 17955—2009《桥梁球型支座》。为了确保设计的系统性、全面性, 设计人员在依据我国现有标准进行支座产品设计的同时, 也参考了欧洲标准EN 1337“Structural bearings”的相关部分进行部件的检算, 确保铁路桥梁球型支座的安全性, 提高了产品的设计水平[1]。
3 技术经济指标
球型支座是在大量科学试验研究成果的基础上, 采用新型滑板材料改性超高分子量聚乙烯代替传统的聚四氟乙烯滑板设计而成, 该材料设计应力高、耐磨性好, 可减小支座构造尺寸, 节约成本, 提高支座的整体性能;支座采用球面包覆不锈钢板技术, 降低了滑板的摩擦系数和磨耗率, 提高了摩擦副的使用寿命;采用数控加工设备进行加工, 可提高产品的成型质量和加工精度;采用先进的防腐涂装措施, 减少了支座的日常养护维修费用。因此, 从长期使用的角度考虑, 球型支座更经济、性价比更高、耐久性更好[2]。
按使用性能, 支座分为下列4类:
(1) 多向活动支座 (DX) 。承受竖向荷载, 具有竖向转动和水平多向位移性能。
(2) 纵向活动支座 (ZX) 。承受竖向荷载和横桥向水平荷载, 具有竖向转动及顺桥向位移性能。
(3) 横向活动支座 (HX) 。承受竖向荷载和顺桥向水平荷载, 具有竖向转动及横桥向位移性能。
(4) 固定支座 (GD) 。承受竖向荷载和各向水平荷载, 具有竖向转动性能, 水平各向均无位移。
支座设计竖向承载力从1 000~10 000 k N, 设计水平力为竖向承载力的10%~40%, 设计纵向位移最大为±3 00 mm, 横向位移最大为±40 mm;适应地震动峰值加速度0.1g~0.3g的地区;适用于环境温度为-40~60℃的地区。特殊设计的球型支座还可具有调高或减隔振功能。
4 材料
4.1 钢件
铁路桥梁球型支座的上支座板、中间衬板和下支座板等主体结构均由钢件组成, 目前钢件通常采用铸钢件、低合金高强度结构钢轧制钢板或钢锻件。其中铸钢件应用广泛, 且用量最大, 尤其适宜于复杂结构或尺寸较大的构件使用;轧制钢板的市场供应量充足, 性能稳定, 且价格适中, 采购和机加工方便;低合金钢锻件的性能较好, 但加工成本较高, 因此仅在特殊设计的部件上使用, 随着工艺的不断改进和锻造技术的发展, 其应用比例也将逐渐提高。
支座采用铸钢件时应逐炉检查钢件的化学成分, 并对随炉试棒进行材料的机械性能检验, 检验结果应符合国家标准GB/T 11352《一般工程用铸造碳钢件》中的规定, 并按照GB/T 7233《铸钢件超声检测第1部分:一般用途铸钢件》对铸钢件进行逐件的超声检测, 保证每件铸件的质量均满足使用要求;支座使用低合金钢锻件或轧制钢板时, 锻件或钢板的化学成分和机械性能应满足相关标准的规定;锻件成形后的部件还需预留一定的加工余量。锻件和铸件都需进行热处理, 一般作为特殊过程严格控制热处理的温度;应用在沿海或低温地区的铁路桥梁球型支座, 钢件应选用耐腐蚀材料或低温材料, 并进行相应环境下的检测试验, 确保钢件满足使用要求。
4.2 滑板
目前, 铁路桥梁支座中滑板材料常用的有聚四氟乙烯板和改性超高分子量聚乙烯板。其中聚四氟乙烯板在我国应用较早、用量最大。由不锈钢板与聚四氟乙烯板组成的摩擦副是最常用的一种支座摩擦副, 也是欧洲标准EN1337“Structural bearings”推荐的一种滑动摩擦副, 具有板材国产化率高、技术成熟、性能稳定、价格适中的特点, 得到了工程技术人员的广泛认可, 现已应用于多条铁路项目的桥梁支座产品中。改性超高分子量聚乙烯板是一种新兴的滑板材料, 最先在德国、意大利等国的桥梁支座产品中出现, 并于2005年应用于我国京沪高速铁路南京大胜关长江大桥的球型支座设计中。与聚四氟乙烯相比, 改性超高分子量聚乙烯板设计容许应力较高, 摩擦系数较低, 支座使用这种材料做滑板时平面尺寸相对较小, 质量较轻, 尤其适用于设计承载力较高的大吨位桥梁支座设计。因此, 铁路桥梁球型支座选用改性超高分子量聚乙烯板作为其滑板材料。
与国外相比, 我国自主研发的改性超高分子量聚乙烯材料发展很快, 材料的国产化率得到提高, 生产工艺也日益成熟, 其物理机械性能基本达到进口板材的水平;为了严格控制滑板的质量, 铁路行业标准对滑板的物理机械性能及磨耗性能等指标提出了详细的规定 (具体见表1、表2) [3,4]。
5 生产加工及工艺控制
目前国内生产的球型支座, 球冠衬板的球面采用了球面包覆不锈钢滑板和球面电镀硬铬两种方案。由于球面包覆不锈钢滑板相比电镀硬铬, 技术先进、性能可靠、寿命长久、对环境无污染, 因此, 球冠衬板的球面采用全部包覆不锈钢结构。采用此结构后, 球型支座的平面摩擦副和球面摩擦副均采用不锈钢板与滑板形成偶对, 摩擦系数低, 磨损率低, 且保持长久不变。这样, 平面摩擦副和球面摩擦副就实现了等滑移性能和等寿命设计。
通过产品试制, 依据球型支座的构造特点, 确定了球冠不锈钢板的成型及焊接、球面滑板的成型及安装, 以及球冠衬板球面加工及检测等关键控制点, 制定了完整的制造工艺流程及控制措施, 保证了球型支座的生产质量。
注:球压痕硬度中H132/60为荷载132 N、持荷60 s。
5.1 球面加工及检测
球型支座的球冠衬板凸球面和下支座板凹球面均应使用数控车床进行加工, 加工前根据球面半径尺寸进行设置, 并控制好参考坐标和刀具补偿量等关键参数, 核对无误后方可加工。在进行球冠衬板的凸球面加工时, 应使用夹具进行定位和翻转, 以保证球面半径尺寸、面轮廓度、表面粗糙度等满足设计要求。机加工前要准备好球面样板靠模和球面三角量规, 球面加工过程中应及时使用专用球面样板靠模靠在球面上, 检查球面半径是否吻合要求, 加工完成后采用球面样板和球面三角量规进行球面度检测。
5.2 球面不锈钢滑板成型及焊接
球型支座的球面不锈钢板焊接质量及与衬板的贴合精度对支座的转动性能有很大影响, 因此球面不锈钢板成型、焊接工艺是支座生产中的重点控制项目。球面不锈钢板成型时, 应根据力学原理和扳金理论设计成型模具, 通过成型模具使不锈钢板在压力作用下一次成型, 并在保压条件下采用氩弧焊对球面不锈钢板进行封焊, 以保证球面不锈钢滑板的成型质量和与球冠衬板球面的紧密贴合。
5.3 球面聚乙烯滑板成型与安装
球型支座的球面滑板采用整板镶嵌结构, 特殊情况下采用分片式结构, 因此其成型工艺十分重要。球面滑板成型可采用反弯变形法或冷冻法进行实施。成型前应根据所采用的成型方法准备好相应工装及模具, 先对滑板进行预成型, 使其能够直接放入下支座板球面镶坑内, 然后在压机上对球面滑板进行定型, 确保滑板的成型质量。
6 整体性能试验
整体性能试验以竖向承载力6 000 k N的纵向活动和固定支座为例, 检测方法依据GB/T 17955—2009《桥梁球型支座》[5]国家标准进行, 检测项目包括竖向承载力试验、摩擦系数和转动试验。试验结果见表3。
通过以上试验结果可以看出, 成品支座的摩擦因数很小, 远低于标准要求, 转动力矩仅为限值的1/3, 试制产品整体力学性能完全符合国家标准GB/T 17955—2009的规定, 质量合格。该检测结果进一步验证的支座设计的合理性和生产加工的工艺水平。
7 应用情况
由于球型支座结构的先进性和性能的稳定性, 经过多年发展已应用于国外公路和铁路桥梁项目中。如近几年建设的意大利高铁米兰—罗马—那不勒斯段、都灵—米兰段均采用了球型支座产品。目前, 国际上较为著名的桥梁工程构件企业, 如德国毛勒公司、意大利艾尔格公司、美国布朗公司、瑞士玛格巴公司等, 均以球型支座作为其主要产品。
2010年以前, 球型支座在我国作为特殊设计更多地应用于环境要求较高、设计承载力较大和重要性高的桥梁项目中, 如东海大桥、青岛海湾大桥、杭州湾跨海大桥、南京大胜关大桥、青藏铁路拉萨河大桥等跨江、沿海、跨海大桥及东南沿海铁路, 哈大、京沪、石武等铁路连续梁桥, 尚未大规模使用。
近年来, 铁路桥梁球型支座系列图纸已经颁布, 其设计荷载、位移、转角和外形尺寸、螺栓孔位置、梁底预埋件及墩顶连接件等接口均与我国铁路通用简支梁桥图纸相配套, 并与简支梁支座通用参考图相一致, 实现了替换现有通用简支梁桥采用的支座形式的目标。2013年中国铁路总公司颁布了铁道行业标准TB/T 3320—2013《铁路桥梁球型支座》, 保证了产品的质量和验收。
目前, 球型支座产品已应用于京石、武威、兰新、杭长、合福、沈丹等客运专线, 且在国内建成了多条生产线, 实现了规模化生产。新研制的球型支座适应性强、整体耐久性好, 延长了使用寿命, 减少了养护维修工作量, 具有良好的社会经济效益。
8 结束语
球型支座以其质量可靠、性能优良、性价比高等优点在我国铁路新线建设中得到了广泛应用。同时带动了国内支座的研究、设计、生产架设水平的提高, 达到了国际先进技术水平;尤其是高速铁路和重载铁路, 球型支座的应用解决了铁路建设中的实际问题。目前已开通运营的各条新建线路中, 在列车运行速度快、轴重较高的运营条件下, 球型支座发挥了良好的作用, 经济社会效益显著。
摘要：桥梁支座是连接桥梁上部结构与下部结构的“关节”部件, 是桥梁结构的重要组成部分, 其性能优劣直接影响整座桥梁甚至整条线路的运营状态及使用寿命。对球型支座的结构设计、经济技术指标、材料选择、生产加工控制及检测试验等内容进行介绍, 为球型支座在铁路桥梁上的进一步应用提供参考。
关键词：铁路桥梁,球型支座,结构形式,技术参数,检验
参考文献
[1]庄军生.桥梁支座[M].北京:中国铁道出版社, 2010.
[2]中国铁道科学研究院铁道建筑研究所.新线建设关键技术研究——铁路简支梁桥球型钢支座试验研究[R], 2011.
[3]臧晓秋, 石秋君, 佟嘉明, 等.高速铁路桥梁支座概述[C]//第十二届全国桥梁学术会议论文集, 2012.
[4]TB/T 3320—2013铁路桥梁球型支座[S].
[5]GB/T 17955—2009桥梁球型支座[S].
铁路桥梁 篇2
一、使用范围：
本方案仅适用于检验铁路桥梁焊缝及热影响区缺陷,确定缺陷位置、尺寸和缺陷评定的一般方法及探伤结果的分级方法。
二、引用标准
《铁路桥梁钢结构设计规范》TB1002.2-99，《铁路桥梁制造规范》TB10212-2009，《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》 GB 11345-89 《厚钢板超声波检验方法》GB/T2970-2004 《金属熔化焊焊接接头射线照相》GB 3323 《无损检测 焊缝磁粉检测》JB/T6061
三、检测范围
检测范围包括所有对接焊缝及图纸要求的角焊缝。
四、检测时机及工序设置
桥梁单片对接完毕24小时进行单片检测，检测合格后方可允许组对，隔板焊接完毕24小时后进行检测，合格后方可允许封盖，封盖完毕24小时后做出厂检验，对主焊缝进行检验，合格后方可出厂。
五、质量跟踪
对所有桥梁进行编号，且编号必须唯一，检测人员在检测需如实记录每一个构件的检测结果及返修状况，建立构件无损检测档案，全称跟踪，责任到人。
不合格的焊缝经有关人员同意后，可进行返修，并按返修工艺文件进行。经返修的焊缝应按原焊缝相同的要求和标准进行复检。焊缝同一部位的返修次数不超过两次。如还需返修需取得先关技术管理人员书面同意。
六、铁路桥无损检测特殊点
山区铁路桥梁设计浅谈 篇3
关键词：山区桥梁设计；梁跨选择；桥墩样式选择；山坡基础设计；桥隧连接处桥台设计；桥梁与路基比选
前言
府谷线是一条煤炭铁路专用线，位于陕西北侧府谷县，所经地区属于黄土高原地区。本地区黄土覆盖层较厚，受雨水冲刷及风蚀后，沟壑纵横，地势起伏较大，坡顶到坡底高差达到70～150多米。根据本区地貌的成因及其形态特征，可将其划分为黄土梁峁区、临谷丘陵区、河谷区。全线共42.02公里，设置3个站，包括3个装车环线。桥梁共计41座，占全线里程的26%，涵洞107座，平均每公里4.2个。最高墩为52m圆端形桥墩，最大跨度为64m三跨预应力混凝土连续箱梁，涵洞最大填土高38m，桥上最小曲线半径300m，多处桥隧连接，跨越黄河一级支流2处，三线道岔梁桥1座。现将桥梁设计情况进行分别论述。
1.桥梁孔跨设计的选择
全线主要河流为皇甫川和清水川，均为黄河一级支流，桥位处流量分别为9710m3/s和3410m3/s，河槽滩地比较明显。设计时为了减少阻水因素，尽量少在主河槽内放置桥墩。梁底标高按照高出百年一遇水位+壅水值控制，并预留一定的安全值。结合洪水泛滥区、地形地貌和不大于10m的起桥高度，确定桥梁墩台位置和桥梁长度。经过具有相应资质的防洪评价部门鉴定，两座桥均采用32m预应力混凝土梁跨越主河道。
全线跨越的主要道路为纳榆公路和大庙路，均为重要的运煤通道。纳榆公路有预留要求，预留道路宽度20m，由于交角较小，无法从一跨32m梁下通过。设计时在此处进行了32m梁跨和（32+48+32）m梁的经济技术比较，由于墩高较低，连续梁截面尺寸较大，虽然连续梁具有一跨跨越的优势，但是与32m梁跨（公路分别从两孔通过）方案相比经济代价较大，经过业主与相关产权单位沟通，可公路可分孔通过，采用32m梁较为合理。
清水川特大桥跨越大庙路时，铁路与大庙路交角41°，公路宽8m，道路两侧路基高度分别为2.8m和4.5m，沿铁路方向公路两侧坡脚距离28.9m，且跨越公路处桥墩高约50m，基础尺寸较大，采用32m梁无法一跨跨越。经过研究本处立交可采用48m连续方案和改移道路方案。经过技术比较，连续梁方案与改移道路方案造价相差不多，且能满足既有公路线形，故此处桥梁采用（32+48+32）m预应力混凝土箱梁。
道岔梁桥设计优先选用（2005）2101梁中的标准跨度边梁和中梁；特殊设计道岔梁尽量保证T梁底板和腹板尺寸与标准梁相同，按照线上实际荷载情况进行检算，配置预应力束和普通钢筋。
本线桥梁尽量减少跨度形式和樣式，目的是为了减少模板的套数，降低工程造价，且便于管理和使用。但也根据实际情况进行调整，综合考虑并进行技术经济比选，使设计更合理。
2.桥墩样式的选择
本线采用了铁路常用的圆端形桥墩作为主要桥墩，与矩形墩相比，它减少了水流对桥墩周围河床的局部冲刷；与圆形桥墩相比，它墩高范围广，截面尺寸更经济合理。墩高≤30m时采用实心圆端形桥墩，按墩身高度不同分为直坡、45：1、30：1三个坡度，相邻两个坡段墩高有一定范围的重合，以减少单座桥梁坡比，坡比尽量统一，节约模板。桥墩表面设置构造配筋，防止墩身产生裂纹。
30m<墩高≤50m时，采用空心圆端形桥墩，单箱室，墩内外采用不同坡比，使墩身环形截面由墩顶至墩底逐渐加大。墩顶壁厚0.6m，墩底最大壁厚1.02m，且墩身外轮廓尺寸逐渐加大，以抵抗不同墩身高度处的外力和力矩。在墩顶顶帽下设置3m实体过渡段，使支座反力较均匀地传至墩壁，并减少活载冲击力对墩壁的影响。在墩底设置3m实体过渡段，使墩壁应力能扩大传到基底，使基底应力分布较均匀。实体段与墩壁连接处设置0.5×0.5m斜交，避免应力集中。
墩高>50m时，仍采用空心圆端形桥墩，但墩身截面尺寸相应的增加，以保证桥墩自振频率、墩身刚度和墩顶位移等指标满足设计要求。
本线清水川特大桥共29个桥墩，均采用圆端形桥墩，完全采用参考图设计时，全桥需要6套模板，经过墩身坡比优化，30m以下、30m至50m、50m以上各墩高段桥墩采用一个坡比设计，全桥只需要3套模板，在墩身工程量增加不多的情况下，大大的减少了模板的数量，节省了工程造价，减少了不必要的浪费。
全桥平均墩高42.3m，最大墩高52m，其中超过50m墩高的有11个。设计时对墩高超过50m的桥墩做了单独设计。在墩高50m以下桥墩的基础上，以0.2m为一级，逐级成倍增加纵横向尺寸，并以桥墩纵向和横向的位移和刚度为控制目标，最终确定合理的墩身尺寸和坡比。对确定后的桥墩尺寸进行了整体稳定性计算、局部稳定性计算、墩身截面应力的计算、温度应力的计算、桥墩自振周期的计算和风振的影响。
3.山坡处桥梁基础的设计
府谷线大部分桥墩落在山坡上，有横向边坡，也有纵向边坡，边坡与水平面的夹角从20°到55°，有黄土边坡，也有软质岩石边坡和硬质岩石边坡。
当桥墩落在黄土边坡上时，一般宜采用桩基础。首先根据不稳定边坡坡率确定边坡的稳定边线，将承台落在稳定边坡内，保证承台顶最小埋深不低于0.5m，保证承台底距不稳定边线不小于承台厚度；然后进行基础计算，稳定边坡距离桩基外缘大于5m时开始计入侧摩阻，小于5m时的桩长按照自由桩长计入。
当桥墩在软质岩和硬质岩边坡时，应根据岩层的容许承载力[σ0]和桥墩扩大基础基底最大应力σmax的比值来确定是否可以采用扩大基础，如σmax> [σ0]，则可以采用扩大基础，反之则不可以采用。在计算岩层容许承载力[σ0]时，应将基础深度和宽度修正后的数值作为最终的比较值。如采用扩大基础，基础底距离稳定边坡线应不小于3～4m，基顶埋置深度不小于0.5m，且应计算桥墩的整体稳定性、抗滑移验算和偏心等。如采用桩基础，设计方式与土层边坡设计方法基本相同，只是稳定边坡距离桩基外缘大于3～4m时开始计入侧摩阻。
边坡桥墩基础设计还包括施工开挖后基础以上边坡放坡的设计。施工基础时需要有施工平台，以便机械和人工作业，平台宽度一般比基础宽出2m左右。预留一定的施工平台后，按照稳定边坡坡率开始向上开挖，边坡高度超过8m时中间设置2～3m平台，继续向上开挖，坡率适当放缓，直至与既有边坡线相交。如果开挖边坡无限向上延伸，可以在适当的位置采用防护桩对边坡进行支挡，以免过度破坏自然边坡，造成对环境的恶劣影响。边坡何时需要支挡，应根据工程造价和对环境的影响综合进行评定。
本线迎路峁沟特大桥1号墩纵向刷坡14.7m，分两级刷坡，第一级8m高，第二级高度6.7m，第一级和第二级间设置2m平台，边坡比为1：1。桩基顶外缘距离边坡线大于4m，可将整个桩长计入侧摩阻。为了保证施工作业宽度，边坡底距承台边留出了2m的施工宽度。桥墩平台预留10%的排水坡，以使坡面汇水及时排出。边坡为软质砂泥岩边坡，遇水易软化，为保证边坡的稳定性，对边坡采用M10浆砌片石铺砌，并在边坡顶设置截水沟，将水引至坡底。如下图。
边坡上的桥梁设计，难点在于如何确定稳定边坡线，如何确定桥墩高度及基础形式。稳定边坡线需要测量准确反映现场实际情况，从桥墩纵断面和横断面分别选取稳定边坡线位置，经过比较选择最合理的稳定边坡线。桥墩高度和基础尺寸应根据稳定边坡线的位置确定，但是墩子越高，基础尺寸越大，基础尺寸越大，可能就很难满足承台边缘与稳定坡线距离的要求，故需要经过几次试算找一个平衡点来同时满足基础尺寸和距离的要求。
4.U形沟桥隧连接处桥台的设计
在山区桥梁设计中桥梁与隧道连接也很常见，大致分为二种情况，桥梁深入隧道内和桥梁台尾与隧道口相接。两种情况均应与隧道设计紧密衔接，将桥台设计图与隧道口设计图按照实际情况以相同的比例画在一张图上，经过对比分析，做出合理的方案。
例如本线迎路峁沟特大桥大里程桥台部分伸入二道峁隧道入口，设计时将隧道曲线墙下卧至承台底以下，仰拱下卧至承台顶，出入口挡土墙底下卧至承台底，桥台采用最小高度的桥台，由于表层为黄土，采用桩基础。施工时应考虑隧道净空的影响，采用合理的施工机具。承台基础施工采取支挡措施，保证基坑垂直开挖。本工程如下图。
桥台设计应尽可能的控制桥台身和基础尺寸，尽量选用扩大基础，或者明挖满灌基础，基础施工时保证垂直开挖。隧道设计应适当的加大曲线墙的厚度和仰拱的厚度，适当加大隧道口挡土墙的宽度，以抵御桥台对隧道的影响。
5.V形沟桥梁与路基专业的比选
本线位于陕北黄土高原，黄土冲沟较多，多为V字形。填土高度低时采用路基通过，填土高时采用桥梁通过。选用路基还是桥梁需要通过技术经济比较来确定。路基太高时沉降大，地基承载力要求高，地基处理工程量大，且占地面积大，对环境破坏大。填土太低时选用桥梁，造价太高，且V字形沟桥墩一般在边坡上，施工难度大，也不尽合理。要结合地质和水文情况，综合确定。
本线迎路峁2号大桥是为了跨越V字形沟而设置，采用1-24m+2-32m+1-24m簡支T梁，圆端形桥墩，T形桥台，最大桥高38m，最大墩高36m，桥下流量为6.7m3/s。设计时此处进行了桥梁和路基的技术经济比较。由于路基填土较高，路基本体分层设置土工格栅，分层冲击碾压，底部填筑5m高的渗水土，并分层碾压，边坡采用拱形骨架防护。路基下涵洞采用肋板涵。经过工程造价对比，路基方案比桥梁方案造价多216.5万元。
采用路基方案的优点是本线路基挖方较多，经过筛选可用于路基本体的填筑，减少了弃土外运土方、临时用地等工程量；缺点是填筑太高，沉降不宜控制，且路基占地面积较大，土石方工程量大，工程造价较高。采用桥梁方案的优点是解决了沉降大的问题，占地面积小，且工程造价较低；缺点是两个桥墩均在较陡的边坡上，施工难度较大，且产生了大量的刷方，破坏了地表植被，造成环境污染。综合比较，最终选用了沉降小、造价低、占地面积小的桥梁方案。
6.结束语
山区桥梁形式多样，桥墩高度范围广，基础形式和深度确定复杂，桥隧相连比较多见，技术经济比较不可或缺。为了做出更好的山区桥梁设计，需要多思考，勤动手，常比较，结合计算结果，最终确定设计方案。
参考文献：
[1]铁道第三勘察设计院《铁路工程设计技术手册桥涵地基和基础》2002年版
铁路桥梁 篇4
近年来,应用铅芯橡胶支座进行桥梁减(隔)震受到各国研究人员的广泛关注,并取得了一些有价值的研究成果[1,2,3]。铅芯橡胶支座是一种新型减(隔)震支座,它是由普通叠层橡胶支座插入铅芯形成,由于铅芯能同时耗散地震能量和增加静荷载下的刚度,满足了隔震体系的大部分要求,被认为是进行桥梁隔震较理想的装置,已在美国、日本、新西兰和意大利等国广泛应用。一些隔震桥梁已在数次地震中表现出良好的抗震性能,进一步显示了桥梁隔震技术的优越性和广阔的发展前景[4,5]。
我国对隔震支座的应用研究尚属起步阶段,而对铁路桥梁采用铅芯橡胶支座(LRB)的较少,铁路桥梁多采用盆式橡胶支座,研究铁路铅芯橡胶支座隔震桥梁抗震性能具有现实意义。理论分析与实验结果都表明,在桥梁中采用了减(隔)震支座后,桥梁的整体动力特性发生了改变,传统的桥梁延性抗震设计方法已经不再适用于隔震桥梁[6]。铅芯橡胶支座的滞回耗能特性主要由支座初始弹性刚度与屈服后刚度及硬化比等动力参数确定,同时铅芯直径和高度的变化,对铅芯橡胶支座吸收耗散能量的功能有直接的影响。本文建立了隔震多跨简支梁桥体系的全桥模型,将支座、梁和桥墩作为一个整体考虑,给出了铅芯橡胶支座滞回特性的等效线性模型以及这种支座设计参数的计算方法和取值范围。通过改变地震激励特性、地震动强度和车速等参数,对隔震桥梁在不同激励下的响应规律和特点进行了系统的研究。
1 铅芯橡胶支座动力分析模型
1.1 铅芯橡胶支座滞回模型
从大量的试验结果可知,铅芯橡胶支座的荷载—变形关系是非线性的,Bouc-Wen[7]通过对结构动力滞回特性研究提出的微分型滞回恢复力模式,在一定程度上接近滞回特性的实际情况,能方便地考虑橡胶支座水平变形的后期硬化特性。为简化计算,根据滞回曲线中正反向加载卸载时,初始刚度与卸载刚度以及屈服后刚度相平行的特点,将支座的滞回曲线简化为双线性曲线,从而建立起铅芯橡胶支座的滞回特性等效双线性模型。滞回曲线主要由铅芯橡胶支座的动力参数确定,最重要的就是屈服前刚度,屈服后刚度和屈服强度,而影响这些参数的主要因素是铅芯橡胶支座的橡胶面积,铅芯直径和高度,以及铅芯橡胶支座的剪切模量。当确定了支座的尺寸和材料特性,就可以求出支座模型的三个重要参数。图1为铅芯橡胶支座简图,图2描述了铅芯橡胶支座等效双线性恢复力模型。
1.2 铅芯橡胶支座的初始刚度与屈服后刚度
本文的支座参数分析采用日本桥梁免震设计条例[9]给出的根据实验结果建立的公式:
Ku=6.5Kd (1)
F=ARFγ+APq0 (3)
Qd=Apq0 (4)
q0=85.0 kgf/cm2,对应于剪应变γ=0 时铅芯的剪应力,q是铅芯剪应力,按下式取值:
1.3 铅芯的直径和高度
理论分析与实验结果表明:铅芯橡胶支座的耗能主要是通过铅芯的变形来实现。即铅芯橡胶支座的耗能随支座的特征强度的增大而增大,随支座的最大变形的增大而增大。当两支座铅芯有效变形体积相同时,多芯支座的耗能略低于单芯支座。为了保证铅芯橡胶支座正常的力学性能,铅芯的直径dp与其有效高度HP之比应满足下面的关系:1.25≤HP/dp≤5.0。
2 隔震桥梁地震响应分析实例
2.1 五跨简支梁桥的基本参数
某铁路五跨简支梁桥,采用32 m箱梁,圆端形实体桥墩,20 m墩高,墩身为C35混凝土现浇,纵向钢筋全截面配筋率为0.43%。桥址处50年超越概率为2%,设计水平地震加速度a=0.2g,罕遇水平地震加速度a=0.4g,Ⅱ类场地,特征周期为0.55 s。
2.2 有限元分析模型
采用ANSYS建立五跨简支梁桥全桥空间分析模型,采用Beam188单元模拟箱梁和桥墩,墩底固结。根据前述研究,铅芯橡胶支座在滞变加载实验中的滞回曲线近似呈现为双线性的行为,故在数值模拟中采用双线性模式模拟铅芯橡胶支座的行为。在ANSYS中,隔震支座的力学模型可以简化为由水平两方向的非线性弹簧、粘滞阻尼器以及竖向的线性弹簧所组成,竖向刚度的模拟采用Combin14单元;在两个水平方向采用Combin40单元,该单元可以引入双线性的强化模型、粘滞阻尼的影响。
2.3 铅芯橡胶支座设计
根据前述理论,铅芯橡胶支座尺寸及计算参数见表1。
3 铅芯橡胶支座隔震桥梁动力响应计算及分析
3.1 计算过程
为了分析减隔震支座的减震效果,考虑了三种工况及其组合:
1)列车分别以160 km/h,200 km/h,250 km/h,300 km/h,350 km/h的车速过桥;
2)桥梁分别考虑普通盆式橡胶支座和铅芯橡胶支座;铅芯橡胶支座尺寸及计算参数见表1;
3)输入El Centro地震动加速度时程,分别考虑横向和纵向常遇地震、设计地震和罕遇地震,地震力组合为Ex+0.65Ez,Ey+0.65Ez。
桥梁结构在隔震前基本周期为0.462 0 s,隔震后的基本周期为1.127 4 s。通过输入El Centro地震动,以列车时速350 km/h纵桥向罕遇地震输入为例,计算隔震前后结构的墩顶位移和墩底剪力以及墩底弯矩的最大值见表2。160 km/h时速时隔震前后纵向罕遇地震墩顶顺桥向位移见图3;350 km/h隔震前后纵向罕遇地震墩顶顺桥向位移见图4;减震率
3.2 结果分析
利用ANSYS对以上三种工况组合进行计算,结果表明:
1)随着列车速度和地震强度的增加,桥梁动力响应有增大的趋势,但不是线性增加,对于隔震桥梁的减震率来说,亦是如此。
2)与普通橡胶支座相比,铅芯橡胶支座既能降低强震作用下结构的墩顶位移,又能降低梁体的位移,同时桥梁所受的弯矩剪力都大为减少。采用铅芯橡胶支座对桥梁进行合理的隔震设计,可以使桥梁在罕遇地震作用下由铅芯橡胶支座吸收大部分地震能量,使大部分变形都发生在支座部位,即使桥墩发生有限的非弹性变形,隔震设计仍然可以起到有效保护桥墩的作用。
4 结语
本文建立了铅芯橡胶支座滞回特性的等效线性化模型,给出了这种减震装置的设计参数的计算方法及合理的取值范围。以高速铁路多跨简支梁桥进行减隔震计算分析,计算结果表明:
1)随着列车速度和地震强度的增加,隔震桥梁动力响应有增大的趋势,但不是线性增加;2)与普通橡胶支座相比铅芯橡胶支座具有良好的减震性能,铅芯橡胶支座能降低强震作用下结构的位移弯矩等内力;3)合理的选择减隔震支座动力参数是减小结构的地震响应的关键所在,对桥梁减隔震体系的参数优化应深入研究。
摘要：给出了铅芯橡胶支座滞回特性的等效线性模型以及支座设计参数的计算方法和取值范围,建立了隔震多跨简支梁桥体系的全桥模型,通过改变地震激励、地震动强度和车速等参数,对隔震桥梁在不同激励下的响应规律和特点进行了系统的研究,分析了隔震效果。
关键词：铁路桥梁,铅芯橡胶支座,减隔震
参考文献
[1] Ceccoli C,Mazzotti C,Savoia M.Non-linear seismic analysis of base-isolated RC frame structures[J].Earthquake Engineering and Structural Dynamics,1998,1(28):633-653.
[2]Masarru kikuchi,Ian D Aiken.An analytical hysteresis modelfor elastomeric sismic isolation bearing[J].Earthquake Engi-neering and Structural Dynamics,1998,26(2):215-231.
[3] Mutobe R M,Cooper T R.Nonlinear analysis of a large span bridge with isolation bearings[J].Computers & Structures,1999(72):279-292.
[4] Takafumi Fujita.Seismic isolation of civil buildings in Japan[J].Progress in Structural Engineering and Materials,1998,1(3):295-300.
[5]Robinson W H.Seismic isolation of civil buildings in NewZeal-and[J].Progress in Structural Engineering and Materials,2000(3):328-334.
[6]Ian G,Buckle,EERI M,et al.Seismic Isolation:History,Appli-cation,and Performance-A World View[J].Earthquake Spec-tra,1990,6(2):161-201.
[7] Wen Y K.Equivalent linearization for hysteretic systems under random excitation[J].J Appl Mech ASME,1980,47(1):150-155.
[8]Guide Specifications for Seismic Isoation Design,American As-sociation of State Highway and Transportation Officials[J].Washington,D.C,1991(3):150-152.
铁路工程大跨径桥梁工程论文 篇5
1.铁路工程大跨径桥梁工程施工技术
1.1基础工程施工技术
基础施工是十分关键的内容，对整个桥梁工程质量状况产生重要影响，主要需要把握以下施工要点，提高基础工程质量。第一、承台。由于承台处于深水覆盖之中，受到水流、水压等因素的影响，因而增大施工难度。目前施工中常用方法为钢套箱和钢吊箱，施工过程中，应用整体吊装施工方式，在水下完成封顶，从而提高箱梁安装精度。另外在深水大型钻孔平台建设时，承台底土层相对较软，并且水流湍急，应该将护筒置于足够深度的土下，并且在筒顶安装顶板，从而达到固定钻柱的目的，取得更好的施工效果。第二、沉井。最为关键的内容是合理控制尺寸大小，确保沉井定位精度，常用钢混结合施工方式。主要施工环节为钢壳沉井加工、基础处理、接高、下沉、安装、浇筑、清基封顶，施工中要重视每个环节质量控制工作，从而确保施工效果。第三、地下连续墙。该部分是大跨径桥梁工程的基础，必须加强质量控制，把握施工要点。主要工序包括清底、钻孔成槽、接头工程、钢筋笼施工、混凝土浇筑等，施工中应该严格把握工艺流程，保证施工效果。同时还能减少施工过程的振动与噪音，保证其刚性与防渗性能。
1.2索塔工程施工技术
索塔也是施工的关键内容，应该根据不同索塔类型，分别采取不同的施工技术措施。第一、混凝土索塔。为促进施工顺利进行，施工设备配置中要结合施工具体需要开展，合理配备电梯、塔吊等各项设备，并保证设备质量，确保设备取得更好的施工效果，在桥梁施工中能够有效发挥作用。塔吊可以为塔柱模板爬升，进行逐段施工提供配合与支持。还需要合理设置主动支承，防止塔柱在施工中发生受力变形情况，确保塔柱的安全性与稳定性。此外，进行混凝土索塔横梁施工时，需要利用落地钢管作为支承，进而实现横梁的分块、分层施工，同时还可以保证预应力有效张拉，促进桥梁工程施工质量提高。第二、钢索塔。结合索塔施工具体需要，考虑桥梁工程实际要求，选择负载能力适宜的塔吊。首先要在加工厂对钢索塔进行加工，质量检验合格后，然后将其分批运往施工现场，并在现场完成吊装、分节接高、高强度螺栓连接等工序。进行完成整个钢索塔施工任务，保证桥梁工程施工质量。
1.3上部结构施工技术
基础和索塔施工完成之后，接下来进行上部结构施工，为保证上部结构工程质量，应该把握以下施工技术要点。第一、梁段。在梁段施工过程中，常用混凝土浇注施工方法包括悬臂施工法、就地浇注法、顶推施工法、逐孔施工法等。根据大跨径桥梁施工的实际情况，梁段结构施工中，常常采用混凝土箱梁法和钢管支架法，后者作为施工辅助方法。箱梁施工过程中，为避免裂缝出现，确保施工效果，一般采用分块浇注的方式，但整体式箱梁也可以采用整体箱梁浇注方式，以促进梁段施工效果提升。中跨合龙施工时，一般采用顶推辅助合龙的施工工艺。需要注意的.是，施工应该满足理论设计线形要求和受力需要，确保桥梁几何尺寸大小符合设计规范要求，从而取得更好的施工效果。第二、斜拉索。桥梁运营过程中，斜拉索一般承受较大牵引力，根据这种情况，施工中可以采用梁段牵引工艺或张拉施工工艺。具体来说，开展施工时，采用桥面吊机与梁端牵引导向装置一体化的设计方案，从而达到减小悬臂前端荷载大小的目的，进而保证斜拉索弯曲半径符合要求，有利于提高桥梁工程施工效果。另外，施工中还必须保证斜拉索钢丝的稳定，这样其受力情况和长度要求也满足设计规范要求和施工标准，进而达到提高斜拉索施工效果和整个桥梁工程质量的目的。
1.4质量控制技术
除了做好上述部位的施工之外，还应该结合桥梁工程实际情况，采取有效的质量控制技术。施工前做好方案设计工作，考虑铁路工程建设需要与河流实际情况，提高方案设计的科学性与合理性，有效指导桥梁工程施工。然后合理安排施工机械设备，明确施工人员职责，加强施工材料的试验与检测工作，促进桥梁施工顺利进行。同时在大跨径桥梁施工中，还要加强工程质量检测，做好安全教育和管理工作，检测之后发现存在的不足应该及时采取措施改进和完善。最后应该加强验收工作，严格遵循施工规范标准进行工程质量验收，确保大跨径桥梁工程质量，进而有效保障整个铁路工程质量，为列车顺利通行创造良好条件。
2.结束语
基于铁路桥梁桩基的施工要点研究 篇6
关键词：铁路桥梁、桩基、施工技术
近些年来，随着国人经济实力和科学技术能力的日益提高，以及施工水平和度量标准的日益成熟规范，，交通运输业得意迅猛发展。铁道建造途中过程中遇到必須跨越江河等大型沟壑时，便需要通过设计和测量帮助桥梁和就近路基得以连接，桥梁施工单位在实际进行跨越江河的铁道操作时，往往将其设计成大直径钢筋混凝土桥梁桩基础以此进行桥梁上方承重的去权衡，故铁路桥梁以及大直径混凝土桩施工的质量和硬件设施的好坏就显得至关重要。
一、桥梁桩基础常见施工技术
桥梁的桩基工程作为桥梁施工中最关键的一部分工程之一，其桩基施工的合适与否某种程度上左右了整个桥梁工程的成败。建筑桩基一般以低承台桩为基础，并用高承台桩为桥梁工程进行基础构建。施工过程中，钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩作为较为常见的施工技巧普遍受企业认同。钻孔灌注，顾名思义，用多种钻孔形式，在土里钻出一定规模大小的井孔，直到其满足标准高度，再把钢筋骨架装入井孔内，并灌以混凝土的桩基础。人工挖孔灌注是一类用人力挖掘生成井筒的灌注桩成孔工艺。以手工挖孔灌注桩作为主要挖掘动力，具有施工过程清晰，工程装备简单，场地要求低，施工质量高等优点，故在桥梁施工中得到了大范围的使用。
二、铁路桥梁桩基础施工的准备工作
在进行基础施工的工作前准备时，思路主要是从施工场地、桩基础方向测量和钻孔泥土等方向入手，保证基础施工的有效和正确实施。
2.1 桩基基础施工环境
施工之前需要对施工的场地情况进行调查和研究，把握各个施工参数，便于施工工作的开展。当场地是旱地时，需要进行场地硬化工作，并清除场地的杂物，若是场地处于浅水，需要采用引桥法，深水时需要借助主桥法，即钢管桩施工平台法，对平台也有较高的要求，必须做好平整工作，确保其牢固性。
2.2 桩基基础的护筒准备
一般情况下，使用于桩基基础施工时的护筒大部分为钢护筒，相关约束方面，焊管的标准和生产能力应依附于相关规定，焊接钢管桩应与设计思路相符、并对在焊接范围内的生锈、耐油程度、浸水承受能力要求进行较为规范和严格的测控，并给以全面多种的清理防护。焊接前应保持十燥，焊接和焊接过程应朝向的对称。焊接时，应充分顾及到阳光因素而导致的桩身弯曲。焊接结束后，对所有层都要进行严格的焊接检验和问题排查。并且对钢护筒的厚度有指标规定。在其上下部都进行加厚操作，并依照土壤情况决定护筒的高度，普遍认可的高度为2M左右。此外，在旱墩护筒四周要用粘土进行加固，确保粘土到达护筒最下方。在埋存护筒时，必须通过严格的测量以保证护筒与桩位中心的对称，尽量缩小误差，此外还应检测护筒衔接的质量。
三、铁路桥梁桩钻孔灌注桩施工要点
3.1 埋设护筒施工要点
在护筒埋放时遵循快，稳，准的准则，并通过各种手段控制护筒与桩位中心点的误差<五十毫米。通常使用的是4到8毫米的钢板制造，其直径必须超过钻头内径大约一百毫米，并于上方凿设二到三个溢浆孔洞。护筒埋放的深度也有细致的规定，通常在粘土里应大于一米，在砂土内应大于1. 5 米，在高度限制上还要遵循孔内泥浆的高度标准。
3.2 泥浆制作施工要点
一份标准合格的泥浆需要有良好的化学和物理稳定性、优秀的重量标准以及强大的触变性，而且要能够生成薄而软的泥浆用以涂抹于孔壁周围。泥浆配合比例的选择需要根据桥梁施工的物理环境、地理状况等因素，在确定配合比例之后，当通过配制试验后进行修改便能确认。
3.3 钻孔施工要点
借助水准仪将桩基进行采样定位后，便可以开始钻孔操作，当地理环境发生变动时，采用规格多样的钻头并时刻保证钻孔角度垂直，优先采用减压钻头，以确保当钻探孔地步承受压力小于百分之80的总重量。钻进操作中应秉承“重锤定位、减少钻井”的准则，通过钻孔机进行开孔，应先进行砂泵操作，反循环正常后再开启钻头实施后续施工。
四、人工挖孔灌注桩施工要点
4.1 开孔施工要点
针对开孔技术的使用，我们需要从如下几方面着手进行分析：第一，我们先要开展试成孔操作，这就需要在工程开始之初对施工环境以及硬件条件进行细致的检查，并对施工技术以及各类设备进行测试，对地址信息进行比对，保证最终信息质量科学性和有效性。第二要通过测量基准点和测量基线，将数据分解剖析，常见方法是用十字交叉法则标注好孔桩的中心位置，并务必派遣专业人员对龙门桩进行测试。在灌注桩孔工程技术的操作过程中，必须保证数据和施工的可靠性，必须确保护壁厚度等相关设施参数符合规格要求，针对操作过程中出现的的蜂窝、漏税情况应第一时间给于补救措施，杜绝实践的二次发生。同时应努力确保孔底部不存在积水，钻孔操作完成后要对护壁的淤泥和废物进行及时的清理，最后进行施工结果验收。
4.2 钢筋笼施工要点
针对钢筋的进场需要实施验收流程，比你更通过一系列的力学性能测试和焊接检验，以保证其质量和尺寸都达到规定。此外，对焊条也有其特定的约束，要保证有质保单，保证焊条的型号符合钢筋的性能标准。钢筋笼的制造流程要严格按照既定的设计要求加工，主筋方位要以定位为基础对距离进行划分。针对加劲箍的设计需要设计在在主筋的外部，这样在确保是工程难度不是特别高的前提下，起到良好的加固效果。同时，对钢筋的防护措施必须设置到位，还要加置钢筋保护层，保护层通常由水泥砂浆块制作而成的，进而确保牢靠。
[结束语]路桥桩基基础施工在铁道桥梁等各种铁路工程方向获得了普遍的认同和广泛的使用，桥梁桩基础施工质量是桥梁施工好坏的重要因素所在。考虑到地理环境的多变性，在进行桥梁桩基施工工程中，很容易发生各种不可预测的难题。这便需要我们将每个环节每个要点的施工工艺和重点进行严格的监管和核对，确保工程质量，从而保证桥梁工程项目真正意义上的经济和社会文化效益上的统一和融合。
参考文献：
[1] 杨东波；浅析桥梁桩基础施工中的技术问题与质量控制[J]；城市建设理论研究；2013年16期；
[2] 杨文宗；试论铁路桥梁桩基础施工技术要点[J]；黑龙江科技信息；2012年36期
高速铁路桥梁支座减震研究 篇7
随着我国铁路事业的高速度发展, 同样也带来了许多的问题, 例如噪声、振动等一系列环境问题应运而生。对于高速铁路来说, 列车通过时产生的强烈振动, 会直接影响到旅客乘车的舒适性。所以我们需要改变以往的减震系统, 使运行的正常状态下, 梁体传来纵向反力及梁端转角位移由支座实现。这样的系统正式投入市场中可以在自然灾害发生后, 梁体地震水平会通过系统结构传递到桥墩, 起到良好的减震效果。
1.我国高速铁路桥梁支座较为普遍系统的概况
我国高速铁路桥梁一般采用的都是静定的结构, 因为其设计较为简单。但是在实践的应用中发现, 这种系统中的支座系统由于与道床、钢轨的相互作用玄乎影响, 构造变得越来越复杂。我国的设计标准也随之改变, 坐了一些特殊的要求。总体来看, 高速铁路前两可能采用的支座方案和类型, 我们在进行应用的时候也应该根据不同的系统进行不同的操作。放眼国际, 我国内陆与台湾地区、日本等亚洲国家都采用的是简支梁系统, 而欧洲的一些发达国家, 例如西班牙、法国等地区都采用的时候连续梁的结构。因为欧洲国家认为静定结构的桥梁太过于简单, 但是由于上部结构一方面与道床、轨道、列车相互作用, 另外一方面与结构支座系统一种复杂的行为相互作用, 这样会影响到非线性, 使高速铁路桥梁成为一个特殊的体系。
静定结构是根据地形的变化而变化的。例如:当铁路线路经过平坦地区时采用25-35m的简支梁跨越道路和小河流, 此时桥梁结构由单箱或双箱预应力弄凝土梁构成。高速铁路跨越深谷时, 采用跨度为15-25m的钢筋混凝土拱桥。若需要穿越较大较为重要的河流时, 这样就应该尽可能减少引桥的需要。
2.国家铁路桥梁支座设计的要求
在国际上对铁路桥梁设计有着严密的要求, 欧洲规范EN1337-1 指出:结构的支座系统是需要结构装置和支座共同的组合, 这个组合的意义便是提供给系统必需的能力和传递力。国家对铁路桥梁支座的设计也进行了严格的要求和规定。
2.1 由于需要将水平力传递到原来的基础上, 还需考虑到地震等因素, 所以对制动力或者牵引力的要求比较高, 避免其荷载过高。
2.2 静定系统是连续钢轨与结构的相互作用, 产生了纵向荷载的传递。最大程度上避免钢轨轴向效应导致的屈曲和错位, 支座系统要能以最小的可能变形传递纵向荷载, 于是不能只用橡胶材质的支座。
2.3 若发生地震, 桥墩的侧向移位可能异相, 桥跨可能绕着纵轴扭转。因此国家对支座系统的变形能力有着较高的要求。
3.高速铁路桥梁支座在应用过程中遇到的问题
高速铁路桥梁支座是否能够得到好的认证, 那么在地震等天灾来的时候, 便是检验的一个重要的时刻。2008 年5 月12 日我国四川省汶川发生了较大规模的地震。这是我们30 多年来最大的一次自然灾害。在地震发生后的救灾过程中, 灾区的道路能够抢通就能够挽救更多人的生命。铁路设计基础部门经受了地震的考验。主要体现在一下两个方面。
3.1 支座螺栓被扭断、拔出, 支座装置破坏失去该有的功能, 上下盘错位等。
3.2 桥墩本身出现贯通的裂缝, 局部出现崩裂等情况。
因此传统的高度铁路桥梁抗震的设计有着许多严重的弊端, 应当引进先进的减震设计, 研究适合高度铁路减震的措施, 增强高度铁路抗灾能力有着非常大的意义。
4.高速铁路桥梁支座抗震原理与设计理念
我国目前处于高度铁路建设大发展的时期, 为了充分的贯彻国家的基本国策, 加快铁路建设的速度来适应我家发展的需要。
减震设计方法大致可以分为减隔震技术和延性抗震设计。所谓减隔震技术, 这种技术主要是通过采用减震装置最大程度上把上部结构和可能引起破坏的地面分离开, 大大减小了地面对上部结构的力量。所谓延性抗震设计便是通过系统结构的延性来提高桥梁支座本身的抗震能力。以上的两种方法在地震比较频繁的日本均得到了认证。把理论引进我国后, 铁路的延性设计方法得到了因地制宜的改革。利用桥墩本身出现塑性改变后, 来减小地震的能量。但是在这样的操作就形成了一个不太稳定的结构。因此, 必须采用有限延性的概念严格控制塑性变形。
传统桥梁设计仅仅起到自然灾害中防止落梁的作用, 如果把结构形式和构造加以改变, 由承受剪力改变为承受弯矩, 就能合理地利用其塑性变形性能, 时限减震耗能的目的, 不仅是本身结构和功能的改进, 更重要的是设计思想和设计方法的改变。根据高速铁路桥梁支座功能分离的理念, 把原来已经固定的支座改为可以活动的支座, 而原有活动的支座不变, 在箱梁两边与桥墩之间各项设置两根减震材料, 箱梁变为纵横向都变成弹性约束的状态。梁体传来的纵向反力及梁端的转角则有桥梁支座系统来时限, 梁体的横向反力及水平位移用减震材料来实现。
5.高速铁路桥梁支座减震效果测试
5.1 减震效果测试目标
通过试验, 现有桥梁橡胶支座的减震效果的系统测试, 来检验列车通过时产生的振动是够在一定的范围之中。与此同时采集分析数据, 来时限与研发出来新型的减震系统进行比较最终对系统进行改善。
5.2 减震效果测试的方法
在现实的操作中一般采用以下两种方法来进行高速铁路桥梁支座的测试:
(1) 测量模拟桥墩在无橡胶支座与安装橡胶支座两种情况下受到冲击载荷后产生的应变, 计算精确度, 进而比较出橡胶支座的减震效果。一般情况下也被称为“冲击应变法”。
(2) 通过落锤脉冲, 在水泥地面上距离震源不同的距离处布置加速度传感器, 比较测量出有无橡胶支座情况下的减震效果, 一般情况下被称为“冲击振动法”。
5.3 以上的两种测试方法几乎都能指向一个相似的结果:高速铁路桥梁的橡胶支座有一定的减震效果, 冲击载荷能量的逐渐增加, 减震总体程度也随着能量的增大而呈现一冲变化的趋势。但是测试中也会得到一些负面的效果。这种橡胶支座的减震效果是有限的, 当然这是不可避免的, 可能是与橡胶支座所需要的抗压强度和支座的抗压度有关。为了满足更多的要求, 在一定程度上影响了桥梁支座的减震效果。在以后高速铁路研发的过程中, 橡胶支座必然也是桥梁支座中的主要材料, 若想提高减震效果, 就应该在更多的综合因素上多加考虑研发。
6.结语:
高速铁路桥梁的静力构造比较简单, 由于道床和钢轨之间的相互作用, 使得我们需要考虑更多的因素。通过本文的研究, 探讨了高速铁路桥梁基于摩擦支座, 减、隔等设计原则, 采取了非线性分析方法研究了高速铁路多简支梁桥的膜材隔震效果。分析考虑了桥墩、地震强度等多方面因素的影响。在设计的过程中需要考虑除了一般支座的基本结构外, 还需要设置一些附加的部件来适应桥梁支座的特殊要求, 最后要保证支座的整体优越性能, 从设计、制造到安装的质量都应该得到保障, 同时还需要方面安装和维护。
摘要：高速铁路桥梁一般都会采用静定结构, 设计比较简单, 但是系统中的支座系统是由于与道床、钢轨之间的相互作用, 构造比较复杂。根据高速铁路支座系统的要求, 本文从我国铁路桥梁的基本概况和国家桥梁设计基本要求入手, 分析近些年自然灾害发生时铁路桥梁的情况及遇到的问题, 进行支座减震系统的设计和测试, 得出恰当的结论。
关键词：桥梁支座,减震系统,高速铁路
参考文献
[1]高速铁路桥梁支座系统_冯亚成-《世界桥梁》–2011
[2]高速铁路桥梁基于摩擦摆支座的减震研究_夏修身, 赵会东, 欧阳辉来-《工程抗震与加固改造》–2014
谈铁路桥梁技术的发展 篇8
关键词：铁路,桥梁,发展
本世纪初,随着汽车工业和公路交通的发展,公路桥梁得以迅速发展;而高速公路的出现,更在世界范围内掀起了兴建公路桥的高潮。近年来,由于公路运输燃料消耗大、成本高、对环境的污染严重等原因,日本及欧洲一些国家叉开始转向发展铁路新干线和高速铁路。另外,许多发展中国家,其中包括我国,正在大力兴建铁路新干线和高速铁路。
中国地域辽阔,南北纵贯热带、温带、寒带,东西横跨平原、山区、高海拔山区,工程技术条件十分复杂。为了节省可耕种的土地,减少对城市的分割,保持轨道的高稳定性,在中原和东部地区建设的高速铁路大量采用了高架桥的建设形式。这些高速铁路跨越了中国的四大江河流域和密布的公路、水运网,需要建设大跨度和超大跨度的桥梁。中国的西南山区,山峰纵横,沟谷深切,河流湍急,需要建造高桥墩大跨度的桥梁。
近年来,铁路桥梁的技术发展具有以下几个主要特点。
1 桥跨结构向大跨、长联发展
在具有一定承载能力条件下,跨越能力仍然是反映桥梁技术水平的主要指标之一。为避免修建或少建深水桥墩,加大通航能力,世界上悬索桥、斜拉桥等桥式的跨度记录一再被打破。
2 大跨度混凝土桥的变形
中国高速铁路大多采用了无砟轨道系统,需要控制的变形有结构受力的弹性变形、混凝土收缩徐变变形、桥墩基础的沉降变形、风吹日照温度变形等,这里就大跨度混凝土桥梁的混凝土收缩徐变变形的控制进行探索和讨论。
无砟轨道对结构的变形要求严格,按照设计规范的相关要求,对于跨度>50m混凝土结构,无砟轨道铺设后的徐变上拱度不应大于L/5000,且不得大于20mm。混凝土收缩徐变问题本是材料领域的事情,但其结果只能产生量变且无方向。教科书中混凝土收缩徐变是弹性变形的函数的论述提醒了中国桥梁设计者,混凝土结构的弹性变形是可以控制的且可以有明确的方向性,这就成为大跨度混凝土结构的设计指导思想。
减小弹性变形的有效手段是加大EI(刚度)值和降低恒载作用下梁体截面上下缘应力差,而适当加大梁高是提高刚度和降低应力水平的重要手段,如主跨100m混凝土连续梁支点和跨中梁高分别为7.80m、4.85m。
当混凝土桥梁跨度大到难以合理控制梁体上下缘应力差时,增加辅助结构帮助控制应力的桥式就在探索之中。中国高速铁路大跨度桥梁中有增加拱、斜拉索、钢桁架的形式,少有人知的是这些结构的采用是为了控制混凝土收缩徐变变形,以满足高速铁路桥梁上线性长期稳定的需求。
3 预应力混凝土梁桥成为发展主体
工程实践证明,预应力混凝土梁桥具有一定的强度、刚度和抗裂性能适应性强养护维修工作量少;随着施工方法以及材料的改进和预应力技术水平的提高桥梁造价得以降低。对铁路桥梁而言这一发展趋势表现在以下两方面。
3.1 中等跨度(20≤1≤56)的桥梁已逐步被预应力混凝土梁桥所替代
统计资料表明到1944年末我国铁路已建成预应力混凝土梁近3万孔其中绝大部分是中小跨度的桥梁。跨度2432m的钢桥也已基本让位于混凝土桥。对更大跨度的桥梁预应力混凝土简支梁也逐步得到应用。
3.2 连续梁(刚构)成为大跨度铁路桥的优选桥式
与其它桥式相比连续梁具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适、养护简易等优点。连续刚构桥式保留了连续梁的优点而且由于采用墩梁固结的形式减少了大型桥梁支座及其养护工作量减少了桥墩及基础工程的材料用量也有利于施工。因此在100～200m左右的跨度范围内预应力混凝土连续梁(刚构)桥具有强大的竞争力成为铁路桥梁的优选桥式。
4 大跨度桥梁的刚度
高速列车在铁路桥梁上运行时列车与桥梁之间的互动影响明显为了减小桥梁动力响应、保证列车运行舒适性桥梁应具有足够的刚度和适宜的自振频率。中国高速铁路设计规范对于大于80m的多跨梁梁体竖向挠跨比应不大于1/1000。
对于梁式桥或刚度较大的拱桥设计的刚度可以满足规范的要求但中国高速铁路需要跨越长江这样的黄金水道通航的要求较高防汛的要求也较高。桥梁跨度在不同的航道区段有不同的要求但均要求在300m以上。
大于300m的桥梁目前只能采用钢梁桥而对于高速铁路采用的大跨度钢梁桥要解决桥面系问题和高速列车运行的舒适性问题。
大跨度桥梁因其挠度变形曲线较和缓挠跨比不宜成为主要关注的控制指标影响行车安全和舒适的主要位于刚度突变区域如梁端、主塔、桥墩等需要对局部范围的轨面变形进行限制。
5 建桥材料向高强、新功能、轻质方向发展
工程材料的进步对铁路桥梁的发展起到重要的推动作用。在材料强度方面世界各国都很注重提高建桥材料的强度。在材料的新功能方面抗腐蚀性能好、结构表面不需油漆的耐侯钢逐步得到应用。美国在70年代修建的阿肯色河桥和其它几座桥梁上就采用了耐侯钢1991年我国采用武钢生产的NH-35g耐侯钢在京广线巡司河上建成第一座耐侯钢桥。在国外高性能钢材的种类及其应用逐步增加。例如按TMCP(热力控制加工)生产的高质量、高强度的厚钢板(该钢材在40～100mm厚度内不需要降低标准设计强度)、能大幅度减轻焊接时的预热作业的抗裂钢、抗层裂钢、变厚度(LP)钢、用于结合梁桥的波纹钢板、树脂复合型减振钢板、用于磁浮式铁路的无磁性钢等。从70年代起可在水中不离析、自行流平和密实的絮凝混凝土得到世界各国的开发和应用我国也开展了相关的研制和试用在黄石公路大桥5号墩堵漏时首次使用了这种混凝土。另外目前还只用于航天工业的碳纤维强化复合材料(CFRP)也得到桥梁工程界的重视和研究。该材料的特点是:刚度大、重量轻、热膨胀系数低、耐疲劳、抗腐蚀等。
概括地讲桥梁建设的基本目标是适用、安全、经济、美观。围绕这一基本目标桥梁技术的发展应表现在:桥梁具有较大的跨越能力和承载能力;车辆能安全运行于桥上并使旅客有舒适感;讲求经济效益力图降低造价;考虑结构与环境的协调。
今后我国铁路桥梁的一般发展方向是:①发展大跨度和特大跨度的铁路桥梁进一步研究与之相关的振动、稳定、结构刚度和变形等问题;②研究和解决准高速和高速铁路桥梁的设计、施工及加固问题;③开发预应力棍凝土桥跨结构的新的截面型式完善中等跨度的桥梁的标准设计;④广泛采用以可靠性理论为基础的方法指导桥梁设计和评估;⑤更多地将高强度钢、耐候钢、新型混凝土和高强低松弛线材应用于桥梁工程;⑥建立桥梁管理系统提高既有桥梁的养护、评估和加固水平。
结束语
可以预见在今后一段时间内世界铁路桥梁技术会得到迅速发展。随着社会的发展城市中和周边的桥梁的景观效果也受到重视这些需求成为高速铁路桥梁建设中需要深入研究和探索的重要课题。因此探索新材料、发展新结构重视和提高结构的使用功能和艺术功能等必将成为21世纪桥梁的发展方向。
参考文献
[1]孙国瑛.铁路工务[M].西南交通大学出版社1998.
浅析岩溶地区铁路桥梁基础处理 篇9
一、岩溶地区桥梁基础施工的几个方法
(一) 尽量避开溶洞
如何在岩溶地区进行桥梁建设, 最好的方法就是对桥梁的跨径进行相关调整, 根据溶洞的大小, 对桥梁的跨径进行程度不一的调整。从而达到让桥梁的基础施工简便容易的目的。在设计单位勘察阶段一定要做好对地质环境的勘探工作, 这样才能保证桥梁的跨度避开溶洞。如果在施工地质环境的勘探过程中, 我们发现岩洞已经停止发育或者岩面的上方存在相当厚度的覆盖层, 可以采用在覆盖层采用摩擦桩施工来避免桩基通过溶洞时所带来的一系列问题。对于桥位处较低洼的地区可以采用填平处理的方式来避免因为地表水的下渗而形成地陷等一系列状况。在贵阳渝黔引入贵阳枢纽的一座桥梁基础位于溶洞上方, 因为溶洞上方的基岩存在35m左右的覆盖层, 设计采用的的就是32m T梁设计, 基础部采用摩擦桩, 为了使桩基不穿透溶洞, 基础采用六根摩擦桩, 在承载力不变的情况下缩短了桩长, 这在一定程度上使得基桩无法进入溶洞, 减少了桥梁基础建设的压力。
(二) 针对溶洞的填充状况, 采用片石、牯土、水泥回填法
若溶洞的填充程度较高时, 我们往往采用的是不需要对溶洞内部的填充物做处理, 可以直接进行钻进, 如果经过勘探, 发现溶洞内部的填充物是流塑粘土等物质时, 可以使用填充黏土、片石等方法进行相关填充。如果桥梁的基础施工环境的侧壁出现溶洞, 钻头在进行钻洞的过程时会出现偏差, 可以采用抛填片石法来进行相关的技术处理。如果出现抛填片石无效的现状, 为达到桩基垂直度的相关标准要求, 要对桩底质地较软的部分用水泥浆加上水玻璃溶液等方法进行注浆, 从而达到提高桩基强度的要求。为了方便冲击钻钻孔, 我们在进行桩基施工过程中, 要保证土层间的强度差距不能过大。
若溶洞内部没有填充物或者半填充的状况, 要根据溶洞的大小, 采取相关措施。溶洞较小时, 我们可以在进行溶洞顶板的凿穿之前, 要保证护筒到达溶洞的顶端位置, 用小型钻凿凿穿溶洞。小钻凿在凿穿溶洞时, 可能会让溶洞内部的泥浆流失的很快, 这时, 我们就需要用加有速凝剂的水泥砂浆或者混凝土进行溶洞的封闭, 保证泥浆不被流失。对于连续性的溶洞群, 在小钻进行顶层溶洞的顶板凿穿的同时, 要进行泥浆的补充工程, 若出现泥浆面下降较快的状况, 我们也可以采用上述的对泥浆浓度进行相关加大的措施, 保证后续工作的顺利进行。
在冲孔桩施工之前, 对相关溶洞进行一系列的技术处理, 是为了让溶洞内部的固体在达到一定的硬度后再进行施工。溶洞内部的浆液在土体内的渗透和扩散是朝着主力较小的方向进行的, 而在浆液固化以后, 较小的主力应力面会得到一定程度的加固, 而之前的次小主力应力面会变成小主力应力面, 通过这样对小主力应力面的不断加固, 让浆液能够在很大程度上渗透或者充满土体的空隙, 在桩体的周围也会形成防水系统, 让流沙或者泥浆不流失。在土体的承载力和抗剪力方面起到了相关作用, 防止溶洞出现坍塌的现象。
(三) 采用钢护筒跟进法进行施工
在对相关的施工工程进行钢护筒跟进措施之前, 要对施工场地进行平整、定位等相关措施, 将外钢护筒埋设在施工工地下, 冲孔要在溶洞的顶端位置, 还要对溶洞的顶部进行相关的技术处理, 然后放置内钢进入钢护筒, 最后形成到桩底高的终孔。
二、岩溶地区桥梁基础的桩基设计实际工程
贵州是岩溶发育最为普遍的地区, 在贵阳至龙里的铁路施工的下郭关大桥, 该座大桥的下部桥梁用的是桩基础, 桥墩施工采用的空心墩, 但是这一地区的溶洞非常发育, 其相对高程为-10米到50米之间, 没有填充物, 水量充足, 并且这一地段还存在10多处的塌陷。针对这一地段的特殊地质结构, 要想在该地区进行桥梁的基础施工, 必须要综合考虑该地段的特点, 并采取相适应的施工方法。在经过对该地区桥梁基础施工的地质环境经过勘查后, 我们发现地下存在溶洞, 地面为0.5m的标高, 其中存在的第三层溶洞位于地面之下的40.7m, 47.5m, 溶洞的相关高度为3.7m, 12.4m。并且经过三角形超前钻的地质资料分析, 我们得出该段溶洞存在连接的可能。该桥梁施工, 我们采用的是钢护筒与回填片石相结合的施工方法。通过前期的地质勘探, 我们得出以下结论, 如果钢护筒在施工过程中能够穿透土层部分, 就能够保证桩基冲孔整个过程的安全性, 同时桩基施工时, 我们采用钢护筒来进行保护, 防止溶洞发生坍塌。钢护筒的相关规格是内径是1800mm, 总长度为18m。若击穿溶洞过程中发现溶洞内部的你将存在下降较快的现象时, 我们需要马上进行片石的回填, 并同时对溶洞进行冲砸。在冲砸的过程中, 若出现漏浆现象, 则需要继续进行回填, 直到终孔, 施工完成后, 成桩长为50m, 回填的片石和粘土共计600m3, 这样就证明, 采用片石回填法和钢护筒跟进的施工方法能够对岩溶地区的桥梁基础施工起到很好的作用。经检测为I类桩, 由此可见, 该大桥基础采用的施工方法是科学的。
三、岩溶地区的桥梁基础形式的选择和明挖的基础
岩溶地区本身施工的复杂性和特殊性让桥梁的基础形式选择也需要相对谨慎些, 如何让桥梁的基础形式选择既安全合理, 施工过程也方便简单, 这需要我们综合施工设计图纸, 对岩溶地区岩溶的发育状况和溶洞内部填充物以及溶洞深度来统一进行考虑, 切不可一刀切, 除了选用桩基础外, 对岩溶发育较轻微, 地质处理较容易的地段进行桥梁施工基础也可采用明挖扩大基础, 这样即经济有安全还可大大缩短工期。
结语
复杂的地质环境会让施工工程变得很复杂, 在岩溶地区进行桥梁的基础施工, 我们要在综合各种影响因素后才能进行施工, 而施工过程中会出现种种我们预料不到的状况, 若不能让施工环节避开溶洞, 我们就要根据溶洞的相关条件来分析, 采取适合的方法进行施工, 在施工过程中为了避免出现一系列的技术问题, 相关负责人要根据设计图纸来合理安排施工步骤, 设计配合人员还要做到对桩基长度的跟踪式调整, 只有在桥梁的基础施工过程中保证了整个工程的质量, 才能避免后期的施工过程出现更多的问题, 从而保证整个桥梁的施工都平稳有序的进行。由于我国地形的复杂性, 导致很多地区的桥梁基础必须要在岩溶的地质环境下进行, 因此, 针对岩溶地区的桥梁基础施工技术的探讨还需要更多的人一起努力, 争取让这项施工技术更加成熟, 保证我国桥梁建设的安全, 促进我国铁路桥梁建设事业的发展。
摘要：为了确保铁路桥梁在岩溶地区的施工安全, 需要结合所处地区的施工环境, 在针对桥梁建设环境的基础地质进行勘探后, 并由设计人员和施工经验丰富的桥梁施工专业人员进行一起商讨, 最后针对桥梁基础的选用形式, 基础的施工方法, 以及溶洞中所需要的承台厚度等问题, 做出相关解答。本文就是结合实际案例, 客观分析了岩溶地区桥梁基础处理方面存在的相关问题, 提出了解决方法。
关键词：岩溶地区,桥梁,基础处理
参考文献
[1]周翔.岩溶地基铁路桥梁基础设计[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2012 (08) .
铁路桥梁工程技术发展动态 篇10
过去封建社会的禁锢下, 我国铁路建设在相当一段时期毫无起色, 直到清光绪二年, 淞沪铁路的修建标志着我国第一条铁路诞生, 也是我国桥梁技术发展的开端。解放前的所有桥梁都是由外国人修建的, 修建在黄河上的京汉铁路黄河大桥也是外国人掌控建造的, 此桥因为跨距小的影响时常出现汛情。我国技术人员开始建造的桥梁就是浙赣线钱塘江大桥, 其特点是双层两用大桥, 上层运用钢铁简支梁, 全部都是铆接, 但是当时我国技术装备等都比较落后, 所以任然无法避免外国人的干涉。新中国成立之前, 相当一部桥梁都受到了毁坏, 我国铁路桥梁工程技术基本原地停留。
新中国成立之后, 我国的桥梁史迎来一个美好的春天, 以长江第一桥的的修建为标志, 之后一直都在快速的发展。桥梁的结构不断更进, 尤其是新型材料出现和数字化的运用等, 为我国桥梁的发展起到了很大的作用, 也体现了我国桥梁工程技术获得的成绩。
2 桥梁设计理论的确立
桥梁的建造主要涉及材料的选择和结构设计, 所以, 一般用材料学科的理论为依据。过去, 全世界都采用容许应力状态理论, 此理论主要指材料的计算应力必须不大于许应力, 而且它是建立在弹性理论之上。如今, 各国都在向极限状态理论转变, 极限状态指某结构的部分或者个别单元不满足要求的临界, 此理论由苏联提出, 逐渐被大家所公认。极限状态理论与前者相比, 它的安全系数有两部分组成, 即载荷和抗力, 这样分类的益处就是可以进行数据统计分析, 提高经济效益。
目前我国两者兼用, 即用容许应力状态理论也用极限状态理论。例如, 用容许应力状态理论计算钢结构, 但是受到轴向压力的钢筋混凝土会产生轴向塑性变形, 故一般用破坏理论计算。尤其是预应力的结构需要验证截面强度, 所以大多采用极限状态理论。在桥梁设计方面我国也规定了很多标准, 比如《建筑结构设计统一标准》、《钢结构设计规范》, 《公路桥涵设计通用规范》等等。
3 计算机辅助技术的应用
计算机辅助设计指利用计算机和图像设备帮助工作人员完成设计工作, 也称为CAD.随着计算机技术的迅速发展, 各个工程领域都运用计算机辅助技术方便高效的完成工程设计, 尤其是在铁路桥梁工程设计中。计算机辅助技术一般包含以下几个内容:结构分析、图形绘制、结构优化、工程数据库、专家系统。在实际工程当中能够用到的只有前三个, 而后两个用来储存数据以备未来之需。但是CAD技术在桥梁设计当中应用并不理想, 主要还是桥梁本身繁杂的结构、复杂的地基与桥墩和多样的施工条件所造成的。
我国桥梁CAD技术落后于美国, 美国不仅开发了专项程序来分析结构, 而且设计了专门的三维绘图软件。我一般用美国设计的的ADINA和SAP这两个程序, 前者一般用于静力学分析, 分析桥梁的静态特性;而后者用在动力学领域, 分析桥梁的振动等等。总之, 两者结合起来使用可以比较直观方便的发现桥梁设计的问题, 然后进一步进行修改和优化。对于我国虽然现在比较落后于美国, 但只要加大这方面的投入, 过不了几年就会有所突破。
4 桥梁用的材料
新中国成立之前和初期, 桥梁钢材的使用主要是从国外进口。直到70年代初期, 我国首次将15锰钒氮 (15Mn VNq) 低合金钢钢材成功用到桥梁建筑中, 主要作为桁架的材。下面分别介绍几种桥梁使用材料。
钢材。由于钢材的使用性比较好而且比较常见, 大部分情况下都会使用钢材来建造桥梁。尤其是高强度优质钢材的研制成功, 使得各国都想办法提高钢材的强度。钢材一般包括高强钢、高强钢筋和高强度钢丝等。高强度钢的焊接性、耐腐蚀和刚拉强度都很好, 目前它的最高屈服强度可以达到450MPa, 极限强度可以达到600MPa。建造预应力混凝土桥是用到高强度钢筋, 来加强桥的强度, 同时还可以减少开支, 目前Φ27~32mm高强钢筋的抗拉强度最高可以达到1350MPa。由英国发明的高强度钢丝是通过稳化处理钢材得到的, 它的松弛率比较低, 可以节省百分之七的材料, 它的整体性制都有所提高, 目前Si低合金钢镀锌高强钢丝的最高强度可达2000MPa。
混凝土。混凝土是建设建筑不可缺少的材料之一, 它不仅廉价而且容易储藏和运输, 混凝土一般分为:高强混凝土、轻质混凝土和絮凝混凝土。在中国, 混凝土中强度等级不小于C60的叫做高强混凝土。自出世后, 由于高强混凝土具有耐久性等特点, 很多场合中都很受欢迎, 尤其桥梁行业中。目前世界上高强度混凝土的最高强度等级为C200级。
复合材料。碳纤维强化复合材料具有材质轻等特点, 一般用它代替普通材料所建造的桥梁跨距比普通材料建造桥梁的跨距大2倍, 不过这都只是一个预测, 能否成为现实还需要研究。其唯一的缺点是成本很高, 所以只限于高尖端领域中所使用。
5 桥梁的种类
斜拉桥。斜拉桥的跨距长度比悬索桥差一点, 因为用材少、成本低、使用性好, 所以它更胜于悬索桥。斜拉桥最早出现于德国, 主要形式为钢斜拉桥。我国对于斜拉桥的技术掌握还算成熟;
悬索桥。如今, 在跨距能力排名中悬索桥第一, 它的最大跨距可达4000m, 这为桥梁的建设刷新了记录。在悬索桥行业中技术比较成熟的有美国和中国等国家, 美国是最早研究它的国家。我国公铁两用悬索桥的修建为我国的铁路桥梁工程技术发展指明了方向, 同时也创造了条件;梁式桥。由于梁式桥建造容易、适用性高而且制造成本低, 所以, 应用范围最广泛, 种类也多种多样。但是它存在很多缺陷, 因为本身构造的影响, 跨距不应过大, 限制了使用的范围。
6结论
通过从桥梁理论、计算机辅助技术的运用以及材料的研究角度分析, 我国的铁路桥梁工程技术起步比较晚, 和世界先进水平还有一定的差距。在材料方面差不多已经跟上了世界水平, 主要是检测技术、大型的施工设备和CAD方面需要加强钻研和投入。在未来, 我国铁路桥梁工程的主要任务是开发先进的CAD程序, 研制新型材料, 研究合理的桥梁架构, 和制造一流的桥梁用设备资源。总之, 力争达到世界领先水平。
参考文献
[1]林亚超, 王邦楣.铁路桥梁工程技术发展动态.桥梁建设, 1997:7-19.
[2]高宗余, 方秦汉, 卫军.中国铁路桥梁技术发展与展望.铁道工程学报, 2007:57-59.
[3]黄慧铨.国外公路桥梁的发展及趋向.公路科技简讯, 1981 (2) .
铁路桥梁 篇11
关键词：铁路施工；桥梁工程；动态质量控制；预应力混凝土主梁
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）08-0082-02
1 桥梁工程在铁路施工中的特点
桥梁工程在长吉城际铁路吉林站改建施工中起到了非常重要的作用，大多数地段只有架设了桥梁才能实现更短的总里程，并有效提高通行的效果。从桥梁工程的重要性出发，在铁路施工的过程中，要更加准确地对桥梁工程特点进行分析。
1.1 桥梁的结构
铁路工程对安全性和稳定性要求较高，所以在进行桥梁结构选择时，要充分将桥梁的刚度考虑在内。在桥梁刚度的设计上要留有足够的余量，以确保桥梁的刚度达到使用标准。
从已有桥梁主梁的选择经验中不难看出，预应力混凝土主梁具有刚度大、整体结构稳定、抗拉性强和使用期限长等特点，完全符合了铁路桥梁的要求，所以可以选择预应力混凝土主梁作为铁路桥梁的主要结构。
1.2 桥梁的跨度
车辆的行驶会在铁路的运行中对桥梁造成一定的震动影响，过大的桥梁跨度会影响到铁路的安全性，并带给桥梁永久性的损害，所以，应建设跨度较小的铁路桥梁。
1.3 桥梁的保护措施
现今对铁路桥梁的使用年限要求增加到100年左右，从这一点考虑，要对桥梁采取一定的保护措施，形成对桥梁的长时间保护。所以，持久且有效的保护措施也是铁路桥梁的一个主要特点。
1.4 桥梁的桥面布置
为了保障铁路桥梁的使用需求，对桥梁的桥面布置都进行了相应的优化。这样就可以用挡碴墙代替护轨，进而便于对线路进行维修和养护。另外，还要设置优质防排水系统和预留检查车及维修养护的通道。
1.5 桥梁的支座与墩台设计
支座与墩台也是铁路桥梁的关键部位，它们的质量关系到桥梁的整体结构是否能够达到一定的安全和稳定要求。在现有的铁路桥梁建设中，铁路桥梁的支座和墩台部分都得到了一定的优化设计。
1.6 路桥过渡段设计
路桥过渡段是铁路桥梁建设中的必要设置，要充分考虑到列车在运行时的安全性和稳定性。所以，在路桥过渡段的设计和施工中，要结合对角度和长度已有的成熟经验进行设计。
2 铁路施工中桥梁动态质量控制的措施
2.1 桥梁基础工程动态质量控制的关键所在
桥梁的基础工程对铁路桥梁工程整体而言至关重要，一个铁路桥梁的建设如果缺少质量过关的桥梁基础，会影响到整个桥梁的质量和使用寿命，进而给桥梁的使用造成非常严重的安全隐患。因此，工程施工管理人员必须做好对桥梁基础工程质量的全面控制。
对于桩基础工程的质量控制要点则主要在于对钻孔桩成孔质量控制、对钻孔桩水下混凝土灌注的控制和对承台施工质量的控制等。在上述几个质量控制的过程中，管理人员需要采取逐项完成逐项检查，然后再逐项签字的办法，以实现对桥梁动态质量的有效控制。
基础工程要严格根据设计的要求进行开挖，要保证开挖在规定的范围内，还要把握好开挖的坡度，最后还要处理好基础的支护工程。在这个过程当中，对开挖质量和基础支护工程的控制是铁路桥梁动态质量控制的关键所在。可以采取全程监控的方法，以确保工程动态质量达到预设的要求。
2.2 桥梁墩台工程动态质量控制的关键所在
在铁路桥梁的施工过程中，墩台影响到桥梁的整体质量。所以管理者需要对墩台的位置、标高和墩台的混凝土强度及耐久稳定性进行综合的考量。在墩台开始施工以前，要将基顶的浮浆凿除、冲洗干净，并将钢筋进行整修。要在其基顶面测定中线和水平，标出墩台底面的具体位置。其中，模板和支架、混凝土和钢筋工程必须按照相应文件中的规定进行。另外还要严格控制支撑垫石的标高。在墩台工程施工完毕后，还要对全桥进行中线、水平及跨度贯通的测量，要将各墩台的中心线、梁端线、支座十字线及锚栓孔的位置准确标识出来。最后，还要设置一个永久性的高程观测点，用其在墩身浇注完成、架梁前和竣工验交前进行观测。
2.3 桥梁主梁预制工程动态质量控制的关键所在
在铁路桥梁的施工过程中，要采取场内预制的方法对主梁进行监测。要明确的一点是桥梁的主梁预制工程影响到桥梁的桥面稳定性和平整度，所以，管理人员要加强对主梁各项质量指标的控制。在桥梁主梁预制工程中，还要重点控制温度，确保温度保持在标准的范围之内，以将桥梁主梁整体的强度提高。
2.4 桥位制梁工程动态质量控制的关键所在
在铁路桥梁施工的过程中，在预制主梁外，还要在主梁安装之后进行桥位制梁工程。
2.4.1 对支架法现浇桥梁的动态质量控制。支架法现浇桥梁施工的关键在于对桥梁强度、刚度和稳定性的控制，需要确保这几项质量的达标。
2.4.2 对预应力工程的动态质量控制。预应力工程是保障桥梁整体强度的关键所在，在控制桥位制梁工程的质量时，要确保预应力工程达到预定的质量标准。
2.5 高性能混凝土工程动态质量控制的关键所在
考虑到长吉城际铁路吉林站改建中桥梁的重要性以及对安全性和稳定性的要求，为了提高其使用的寿命，需要在工程施工的过程中，将混凝土作为一项单独的工程来进行认真的对待。
3 结语
在现代的铁路施工中，桥梁工程的比重和重要性越来越大，桥梁的动态质量影响到整个铁路工程的质量。所以，工作人员要对铁路施工中的桥梁建设进行全面的质量监控，采取相应措施，以确保达到相应的质量要求。
参考文献
[1]张胜伟，宋振柏，顾叶.GPS桥梁施工平面控制网的设计与实践[J].山东理工大学学报（自然科学版），2011，（6）.
[2]李秀红，马文渊.桥梁GPS控制网的布设研究[J].民营科技，2010，（10）.
[3]张龙兴.桥梁施工平面控制网必要精度分析[J].科技资讯，2011，（34）.
浅谈铁路桥梁桩基施工质量控制 篇12
关键词：铁路桥梁,桩基施工,质量控制
桥梁桩基础是桥梁的重要部位, 它的质量好坏直接影响到整座桥梁的工程质量。由于桥梁桩基施工的隐蔽性, 在施工过程中存在不可预见性的因素较多, 经常出现一些问题, 因此铁路桥梁建设中一定要重视桩基的施工技术, 提高其施工的质量与效果。
一、铁路桥梁桩基础施工的准备工作
1、桩基基础施工环境
施工之前需要对施工的场地情况进行调查和研究, 把握各个施工参数, 便于施工工作的开展。当场地是旱地时, 需要进行场地硬化工作, 并清除场地的杂物, 若是场地处于浅水, 需要采用引桥法, 深水时需要借助主桥法, 即钢管桩施工平台法, 对平台也有较高的要求, 必须做好平整工作, 确保其牢固性。
2、桩基基础的桩位测定
下一步准备工作是要在场地上进行桩位测定, 即借助木桩对桩位的中心和标高明确标识, 在进行护桩的埋设。在护桩埋设时, 要注意保持桩顶与地面高度一致, 并用砂浆进行固定处理, 在深水环境中, 要借助钢护筒进行固定, 保证桩的牢固性。
3、桩基基础的护筒准备
通常来说, 应用于桩基基础施工中的护筒多为钢护筒, 并且对钢护筒的厚度有一定的要求。在顶部和底部都做加厚处理, 根据土质确定护筒的高度, 一般保证在两米以上。另外, 在旱墩护筒周围需要用粘土夯实, 并且保证粘土达到护筒底部。在对护筒进行埋设时, 需要保证护筒中心与桩位中心的一致性, 尽量减少偏差, 同时重视护筒衔接的质量。
4、桩基基础的钻孔泥浆
在进行桩基基础施工之前, 需要准备充足良好的造浆粘土或者是膨润土, 并且适当的布置泥浆的循环和净化, 建设好各种施工池, 保证泥浆的合理倾倒, 为整个施工创造良好的环境和便利的条件。
二、铁路桥梁桩基的施工
在现实的铁路桥梁桩基施工过程中, 一般采取先进行机械钻孔后灌注混凝土, 也可因地制宜, 根据地质、地下水情况采用针对性挖孔作业, 然后进行混凝土灌注。
1、桩基基础钻孔的施工
钻机就位前, 应对主要机具及配套设备进行检查、维修。就位后, 底座和顶端应平稳, 不得产生位移和沉陷, 放置钻机的起吊滑轮线、钻头和钻孔中心三者应在同一个铅垂线上, 其偏差不得大于2cm, 竖直向倾斜不大于0.5%。钻孔前, 按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图, 挂在钻台上。针对不同地质层选用适当的钻机和泥浆比重, 并做钻孔标示牌, 内容包括墩台号桩位、应钻孔深、钻机型号、负责人等。
初次钻孔时进尺适当控制, 采用慢速钻进, 冲击钻用小冲程, 正反循环钻应采用减压钻进, 孔底承受的钻压不超过钻具重力之和的80%。并经常检查放置钻机的起吊滑轮线、钻头和钻孔中心三者是否在同一铅垂线上, 使初成孔竖直、圆顺, 防止孔位偏心、孔口坍塌。正常钻进后, 冲击钻采用4-5m中、大冲程。但最大冲程不超过6m, 正反循环钻则待导向部位或钻头全部进入地层后方可加速钻进。钻进过程中及时排渣。同时经常注意地层的变化, 在地层的变化处均应捞取渣样, 判断地质的类型, 记入记录表中, 并与设计提供的地质剖面图相对照, 钻渣样应编号保存, 以便分析备查。施工中应经常检查钻头转动装置是否被钻碴卡住, 钻进时常低锤勤击, 冲击钻钢丝绳松绳不得过大, 以免造成斜孔、卡钻、坍孔、漏浆等故障, 且钢丝绳松绳不得过小以免造成打空锤, 影响进尺。钻孔作业必须连续进行, 不得中断。因特殊情况必须停钻时, 孔口应加保护盖, (用5cm厚木板或3mm花纹钢制作) 并严禁钻头留在孔内, 以防埋钻。经常检查泥浆的各项指标, 包括泥浆比重、稠度、含砂率、酸碱度等, 并根据地质情况及时调整。当钻孔深度达到设计要求时, 应对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查, 测绳应经常校正刻度, 避免超钻、或钻孔深度不够, 检孔器钢筋外圈直径应大于钢筋笼外圈直径10cm, 且不得大于钻头直径, 确认满足设计要求后, 方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。
2、钻孔灌注桩施工技术
钻孔灌注桩在钻孔开始时, 需稍提钻杆, 在护筒内旋转造浆, 开动泥浆泵进行循环, 等泥浆均匀后以低挡慢速开始钻进, 使护筒脚处有牢固的泥皮护壁, 钻至护筒脚下1m后, 方可按正常速度钻进;在钻进过程中, 应注意地层变化, 对不同的土层, 采用不同的钻进方法;在黏性土中钻进, 宜选用尖底钻头, 中等钻速, 大泵量, 稀泥浆;在砂土或软土层中钻进, 宜用平底钻头、控制进尺、轻压、低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进;在土夹砾 (卵) 石层中钻进, 宜采用低挡慢速、优质泥浆、大泵量、分两级钻进的方法钻进。对于泥浆护壁桩基, 钻孔能否成功, 泥浆是关键。在钻孔过程中, 要不断向孔内补充新泥浆, 以保持泥浆的稠度和比重。泥浆顶面要高出地下水位线50cm以上, 以保持孔壁的稳定。同时要严密注视地质条件的变化, 并随时调整泥浆的性能和配合比。在钻进过程中, 根据地质情况适当调整泥浆比重, 一般地层以1.1—1.3为宜, 松散地层以1.4—1.6为宜。当孔深距设计标高差50cm时, 将钢筋笼、导管及其他机具、材料等准备就绪, 以避免成孔后等待机具、材料而造成时间间隔, 引起由于地质不良发生的塌孔现象。清孔, 当钻机钻到设计高程时, 就立即进行清孔, 清孔后泥浆比重控制在1.15—1.2之间, 如果泥浆比重太大, 则不利于混凝土的浇筑, 如果太小可能会引起塌孔。
3、制作钢筋笼
制作钢筋笼之前, 先检验钢筋和焊条的质量, 焊条的型号要和钢筋的性能相匹配, 质量达到设计要求才可以启用。制作钢筋笼是一个重要的环节, 要严格按照设计图纸操作, 根据钢筋骨架的尺寸制备相当规模样板, 箍筋在样板上弯制成圈。用钢筋定位支架控制好主筋的间距, 保证分距均匀且偏差不要大于1cm。箍筋和钢筋笼的直径长度也要控制好尺寸, 控制偏差在允许的范围之内, 保证整个钢筋笼的质量。另外, 加颈箍筋一般设在主筋的外围减小施工难度, 又可以加强对钢筋笼的箍紧作用。在钢筋的焊接过程中, 采用的焊条要符合规范标准;可以在钢筋笼的内侧焊接上定位圈并安装声测检测管, 以方便工程质量检测保证钢筋笼的安全;在此需要说明的是, 检测管不宜直接对接焊接, 以避免焊渣造成导管的管道堵塞, 这就需要采用套螺纹或采用密封胶进行连接。安装钢筋笼之前要先检查孔内是否有残渣或塌方, 确保无误后再安装钢筋笼。搬运和吊放钢筋笼时要注意保证钢筋笼的质量防止变形, 安装要对准孔位, 顺直扶稳慢慢匀速地将钢筋笼放入孔内, 中途不要碰撞孔壁, 避免造成扭笼、墩笼现象。时刻测量钢筋笼的标高, 放置钢筋笼达到设计位置后, 要采用吊筋、抗浮筋等固定住, 避免钢筋笼的下沉和灌注混凝土后而上浮。根据相关规范设置一定厚度的钢筋保护层, 可用水泥砂浆制作, 保护层的偏差控制在1cm之内。
4、灌注混凝土
在灌注混凝土之前, 先清理孔壁和孔底的残渣, 检查成孔质量, 确保孔壁没有松动, 孔底没有积水和沉渣。如果孔内的积水太多而不容易排干, 可以采用导管法水下灌注混凝土。终孔后安装钢筋笼就位后安装导管, 导管内径取30cm为宜, 每节导管的长度和壁厚要符合规范要求, 根据孔的深度确定导管的总长度。导管的两端要用法兰盘和螺栓连接还要垫上橡皮圈以保证导管的密封性, 防止导管渗水或漏水。导管插在孔的中央位置, 底部离孔底20—30cm左右, 切不可插入到孔底沉淀的泥浆中, 防止导管中的混凝土漏不出来。在导管的上口接着漏斗, 将足够量的混凝土装入漏斗中然后打开隔水栓, 此时混凝土会从漏斗底部下落到孔底, 孔内的水位逐渐提高, 这样将混凝土灌注到孔内。导管法水下灌注混凝土时, 注意混凝土粗骨料的最大粒径不要太大, 可以选用粒径小于5cm的卵石或碎石;混凝土的坍落度不要过大, 不符合要求时要调整混合料的配合比;混凝土拌合时要保证一定的拌合时间, 使混凝土具有较好的粘聚性又要具有一定的流动性, 搅拌时要进行坍落度检测, 如果灌注过程中坍落度损失过大也要及时调整混凝土的配合比;拌好的混凝土要立即灌注使用, 避免产生离析现象影响混凝土的质量;灌注要保持连续性, 每灌注半米深就要用插入式振捣器振捣密实;混凝土灌注要实行全员全过程质量控制, 严格把关确保混凝土桩基的质量;最后灌注混凝土的标高要适当超出设计的标高, 高度在一米左右, 此外, 因为要在其顶部凿除最上部的浮浆层, 桩头还需要进入承台内约10cm。
5、成桩的质量检验及收尾工作
成桩的质量检测包括桩身的动检和混凝土试块的质量检测。桩身动检, 要检测桩身的小应变和大应变, 可以测出桩长、扩径和缩径, 这些检测都必须合格。当桥梁桩基施工基本完毕后, 拆除护筒, 然后钻机移位, 进行检测验收。
三、常见问题及处理措施
1、坍孔处理
造成坍孔的主要原因有:护筒埋深位置不合适;钻进速度快, 泥浆注入迟缓;钻斗上下移动速度过快, 致使水流以较快的速度由钻斗外侧和钻孔间的空隙流过, 冲刷孔壁等。跨京津塘高速公路特大桥60-3#桩基钻孔施工时发生了塌孔, 主要原因是泥浆护壁配比和管理不当。根据现场实际情况, 我们在采取了如下措施:原孔内灌入1:3水泥砂浆改善护壁结构, 钻头每次重新开钻时增大泥浆比重 (控制在1.15—1.4之间) , 入液面时, 速度要非常缓慢, 等钻头完全进入浆液后, 再匀速下到孔底, 每次提钻速度控制在0.3m/s—0.5m/s。跨京津塘高速公路特大桥41-5#桩基钻进时存在淤泥层, 有塌陷现象, 不能正常采用钢护筒施工成孔。所以采用加长钢护筒施工, 塌陷严重用C30混凝土和干红土交替回填, 混凝土中用φ25钢筋按实际塌孔坑洞尺寸制作钢筋网片以加强其承载力。
2、缩孔处理
缩孔主要原因有:泥浆性能欠佳, 失水量大;孔壁土层吸水膨胀, 形成蜂窝、疏松状泥皮;邻桩施工间距不当, 土层中应力尚未解除, 新孔孔壁软土流变。跨京津塘高速公路特大桥85-4#桩基钻孔发生缩孔, 原因是孔壁土层吸水膨胀。取优质泥浆, 控制泥浆比重和黏度, 降低失水量, 将钻头提高至偏孔处进行反复扫孔, 直到钻孔正直, 尽快灌注混凝土。当缩孔严重时, 应将钻孔钻过缩孔的软地层后, 加满泥浆静置4h—5h, 待地下应力释放完后, 再继续钻到设计孔深, 孔径扩大到设计要求。
3、埋钻和卡钻处理
埋钻和卡钻是旋挖钻机最易发生的施工事故, 因此, 施工过程中应采取积极主动的措施加以预防。埋钻主要发生在一次进尺太多、过快;卡钻则主要发生在钻头底盖合拢不好, 钻进过程中自动打开或在含大量孤石地层钻进时, 孤石掉落卡钻等。埋钻或卡钻发生后, 可采取直接起吊法和钻斗周围疏通法, 直接起吊法就是采用吊车直接向上起吊即可;钻斗周围疏通法就是用水下切割或反循环等方法, 清理钻筒周围沉渣, 然后起吊即可。
4、钢筋笼上浮的处理
当混凝土上升到接近钢筋笼下端时, 应放慢浇筑速度, 减少混凝土面上升的动能作用, 以免钢筋笼被顶托而上升。当钢筋笼被埋入混凝土中有一定深度时, 再提升导管, 减少导管埋入深度, 使导管下端高出钢筋笼下端有相当距离时再按正常速度浇筑, 在通常情况下, 可防止钢筋笼上浮。此外, 浇注混凝土前, 应将钢筋笼固定在孔位护筒上, 也可防止上浮。
结束语
桩基础是桥梁结构的基础, 其质量的好坏在很大程度上决定了桥梁的承载能力和使用年限的高低, 而铁路桥梁基础施工是具体体现桥梁规划、设计思想和意图的一个过程。桩基础是铁路桥梁基础施工常用的技术手段, 因此研究并总结桩基础施工质量控制措施, 对于提升施工桥梁整体质量具有重要意义。
参考文献
[1]乔晓春.谈路桥桥梁桩基施工[J].山西建筑, 2012