李子沟大桥关键技术.doc

PAGE PAGE 1李子沟特大刚构-连续组合梁桥设计与施工的关键技术黄 健（中铁第十八工程局 300222 ） 摘 要：主要介绍了我国首座刚构连续组合梁桥——李子沟特大桥在设计及施工中的一些关键技术问题及其解决方法。关键词：深基 超大群桩 宝瓶型空心高墩 刚构—连续组合梁桥 结构设计 施工1.概况李子沟特大桥位于贵州省威宁县境内，横跨李子沟大峡谷，是内昆线控制工期的重点工程。全长1031.86m，结构形式为7×32m+（72+3×128+72）m。桥址处地质复杂，覆盖层厚5-30m断层角砾及块石土，基岩主要为碳质页岩和泥灰岩。由于受多期构造影响，岩层节理发育杂乱，联结松散，特别是11#-12#墩间边坡高约80m，极不稳定。该地区气候恶劣，极端风速33m/s，最低气温-15.3℃，年降雨量962.3mm，降雪50mm。全桥混凝土圬工10.2万立方米，工期仅为20个月。2.设计2.1设计标准中-活载Ⅰ级单线铁路桥梁[1]。2.2主桥该桥由于受地形、地质等条件制约，跨越峡谷中心的主桥必须采用大跨，在做桥跨、桥型方案时，主跨有168米和128米方案，兼顾经济及结构受力合理，主桥采用了一联五孔（72+3×128+72）m刚构-连续组合梁。考虑到刚构联长较大，为减少温度变化、混凝土收缩、徐变以及全桥张拉时，较低墩（8#墩高为70m）及梁体的内力，在较低的8#墩顶设2个TPZ32500-ZX-150盆式橡胶活动支座，在梁两端7#、12#各设TPZ4000-ZX-150盆式橡胶支座2个。箱梁在9#、10#、11#墩分别与主墩正交连接，墩顶不设实体段，使主桥各部受力得到极大改善，如图一所示。引桥全部采用32m预应力砼简支梁。2.3基础 针对桥址处覆盖层厚，持力层以碳质页岩为主，较破碎，承载力较低，基础形式先后比较了挖井基础、连续墙基础和群桩基础。桩基础能满足受力需要，投资也合理，且能便于机械化作业，工期易保证，故全桥均采用桩基础。主桥8#、9#墩为45根Ф1.5m，长39m钻孔桩基础。10#、11#墩为50根Ф1.5m，长40m钻孔桩。7#、12#墩为16根Ф1.5m，长28m钻孔桩。10#、11#墩承台厚达5m，纵向尺寸长18.1m，横向尺寸宽37.6m。2.4宝瓶型主桥高墩 主桥6个桥墩（7#~12#）高度分别为60.92m、72m、96m、107m、103m、50.94m。为减小风振与风力对主桥的影响，兼顾美观，并满足全桥结构横向刚度和主桥上下部结构的传力要求，主桥墩采用横向圆弧端形变坡结构，弧型矢高0.5m。梁底以下70m墩身，外坡为20:1，70m以下为5:1，墩内坡均采用60:1。墩身纵向：为减小主桥结构的纵向抗推刚度，在满足墩身截面强度、纵向位移及整体、局部稳定要求的前提下，墩身的纵向尺寸尽量减小，也考虑简化施工计，采用1:0直坡从墩顶到墩底，墩厚均为8m。墩身砼为C30，如图二。2.5刚构—连续组合梁梁体采用单箱单室、变高度、变截面结构。箱梁顶板宽 8.1m，箱宽6.1m，顶板除梁端局部加厚外均为50cm，底板厚40~90cm，腹板厚度为40~70cm。主跨墩顶梁高8.8m，跨中及边跨梁端处梁高4.4m，梁体下缘除中跨部34m和边跨端部各25.7m为直线段外，其余均为圆曲线，梁体砼为C50，梁体采用纵、横、竖三向预应力体系，TYM型锚具。如图三。2.6结构检算2.6.1计算方法 ⑴ 基础：为了对组合梁体系进行全桥的整体分析，得到上下部结构相互作用的真实结果，将群桩基础换算为下端固定、上端与墩底相连的等刚度直杆。 ⑵ 刚构—连续组合体系在各施工及运营阶段的内力、截面应力和变位：结构系统按平面杆系进行结构分析、计算。共划分209个节点，208个单元，其中梁单元158个。2.6.2计算结果⑴ 在最不利荷载组合作用下，运营阶段箱梁顶底板最大压应力为13.80Mpa，最小压应力为0.35Mpa，均不出现拉应力。施工阶段最大压应力为11.48Mpa，最大拉应力为0.74Mpa，梁体跨中活载位移为55.3mm，主墩墩顶纵向位移为15.7mm，均小于规范要求。⑵ 横向刚度：横向自振周期（第Ⅰ振型）T=1.57s，墩顶最大位移为54mm，满足部技术鉴定要求。⑶ 按照“列车—桥梁时变系统横向振动分析理论”，对该桥进行车桥藕合动力特性分析，结论如下： ①、列车最大脱轨系数Q/P=0.53，远小于容许值1.0；②、最大轮重减载率Δp/p=0.51，小于容许限度0.60；③、列车心盘最大横向、竖向加速度为0.260g和0.168g，亦在合格范围内；④、机车、客车最大横向斯佩林（sperling）舒适度指标wzl=3.40，接近合格标准3.45；货车wzl=4.22，小于合格标准4.25；⑤、机车、客车最大竖