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【摘 要】某货运铁路引入枢纽,需跨越既有铁路,跨越角度很小,此处考虑以框架墩形式通过。本文介绍了框架墩的设计情况,并运用MIDAS Civil软件进行结构建模,提取出内力,对墩柱的配筋以及裂缝进行了检算,并对框架墩的施工进行探讨。
【关键词】铁路;框架墩;结构建模;检算
1概述
1.1框架墩一般构造
框架墩由盖梁、墩柱、基础三个部分组成。横梁高2.5m,与墩柱相接的部分加厚至3.0m;墩柱截面型式为2.5x2.5m矩形;承台高2.5m,截面型式为5.7x5.7cm矩形;桩基为桩径1.25m钻孔灌注摩擦桩,构造示意图如下图所示。
1.2材料选用说明
框架墩盖梁及墩柱顶面以下1.5m范围内采用C50混凝土,墩柱其余部分采用C40混凝土;基础采用C30混凝土;盖梁部分采用预应力结构,采用低松驰高强预应力钢绞线15-Φj15.24,Φ内90mm塑料波纹管。
2主要技术标准
(1)设计活载:中-活载。
(2)恒载:
框架自重:横梁及墩柱顶面以下1.5m范围内采用C50混凝土,
墩柱部分采用C40混凝土,容重取:γ=25.0KN /m3
上部恒载:预应力混凝土简支T梁在自重及二恒工况下的支座反力进行加载。
(3)混凝土收缩徐变:环境条件按野外一般条件计算,相对湿度取70%。根据老化理论计算混凝土的收缩徐变,系数如下:徐变系数终极极值:2.0(混凝土龄期3-5天),徐变增长速率:0.0055,收缩速度系数:0.00625,收缩终极系数:0.00016
(4)预应力设计参数为:1)张拉控制应力:取0.7fpk=1302MPa。2)松弛终极值与张拉控制应力之比0.025(钢绞线)。3)孔道摩阻系数0.26。4)孔道偏差系数0.0025。5)錨具变形与钢索回缩值(一端)0.006m(钢绞线)。
(5)计算温度荷载:日照温差及寒流温差采用如下图示:
(6)支座沉降按1cm考虑。
3结构模型的建立
3.1 计算简图:
框架墩盖梁和墩柱组成的框架为结构模型,采用MIDAS Civil进行计算。共61个节点,58个单元,单元划分详见单元下图:
3.2荷载组合
5立柱检算
框架墩立柱按偏心受压构件检算(内力用MADIS提取)
考虑横向力和纵向力的同时作用效应,立柱按以下几种荷载组合检算:
主力: 恒载 + 单线双孔重载 + 支座沉降 + 横向主力
主力+附加力: 恒载 + 单线双孔重载 + 支座沉降 + 温度 + 横向主力 + 一线制动力
以模型中3单元J端为例。检算该截面在各种组合下的内力如下:
主力:
7 结语
随着铁路大规模的建设,我国铁路的一批重要铁路枢纽都将面临小角度交叉的情况,此种情况下,采用框架墩结构可以节省投资,保证工期,设计及施工工艺较为成熟。
参考文献:
[1] 《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)
[2]《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005)
[3]《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(TB10005-2010)
[4]《铁路桥涵施工规范》(TB10203-2002)
作者简介:郗敬宇(1988-),男,助理工程师,2013年毕业于北京交通大学土木工程学院,工学硕士。
【关键词】铁路;框架墩;结构建模;检算
1概述
1.1框架墩一般构造
框架墩由盖梁、墩柱、基础三个部分组成。横梁高2.5m,与墩柱相接的部分加厚至3.0m;墩柱截面型式为2.5x2.5m矩形;承台高2.5m,截面型式为5.7x5.7cm矩形;桩基为桩径1.25m钻孔灌注摩擦桩,构造示意图如下图所示。
1.2材料选用说明
框架墩盖梁及墩柱顶面以下1.5m范围内采用C50混凝土,墩柱其余部分采用C40混凝土;基础采用C30混凝土;盖梁部分采用预应力结构,采用低松驰高强预应力钢绞线15-Φj15.24,Φ内90mm塑料波纹管。
2主要技术标准
(1)设计活载:中-活载。
(2)恒载:
框架自重:横梁及墩柱顶面以下1.5m范围内采用C50混凝土,
墩柱部分采用C40混凝土,容重取:γ=25.0KN /m3
上部恒载:预应力混凝土简支T梁在自重及二恒工况下的支座反力进行加载。
(3)混凝土收缩徐变:环境条件按野外一般条件计算,相对湿度取70%。根据老化理论计算混凝土的收缩徐变,系数如下:徐变系数终极极值:2.0(混凝土龄期3-5天),徐变增长速率:0.0055,收缩速度系数:0.00625,收缩终极系数:0.00016
(4)预应力设计参数为:1)张拉控制应力:取0.7fpk=1302MPa。2)松弛终极值与张拉控制应力之比0.025(钢绞线)。3)孔道摩阻系数0.26。4)孔道偏差系数0.0025。5)錨具变形与钢索回缩值(一端)0.006m(钢绞线)。
(5)计算温度荷载:日照温差及寒流温差采用如下图示:
(6)支座沉降按1cm考虑。
3结构模型的建立
3.1 计算简图:
框架墩盖梁和墩柱组成的框架为结构模型,采用MIDAS Civil进行计算。共61个节点,58个单元,单元划分详见单元下图:
3.2荷载组合
5立柱检算
框架墩立柱按偏心受压构件检算(内力用MADIS提取)
考虑横向力和纵向力的同时作用效应,立柱按以下几种荷载组合检算:
主力: 恒载 + 单线双孔重载 + 支座沉降 + 横向主力
主力+附加力: 恒载 + 单线双孔重载 + 支座沉降 + 温度 + 横向主力 + 一线制动力
以模型中3单元J端为例。检算该截面在各种组合下的内力如下:
主力:
7 结语
随着铁路大规模的建设,我国铁路的一批重要铁路枢纽都将面临小角度交叉的情况,此种情况下,采用框架墩结构可以节省投资,保证工期,设计及施工工艺较为成熟。
参考文献:
[1] 《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)
[2]《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005)
[3]《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(TB10005-2010)
[4]《铁路桥涵施工规范》(TB10203-2002)
作者简介:郗敬宇(1988-),男,助理工程师,2013年毕业于北京交通大学土木工程学院,工学硕士。