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混凝土框架方面有关论文范例 与京张高铁预应力混凝土框架墩设计实例分析类论文怎么写

主题:混凝土框架论文写作 时间:2024-03-07

京张高铁预应力混凝土框架墩设计实例分析,该文是混凝土框架方面有关论文范本与预应力混凝土和张高铁和实例分析有关论文范本.

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摘 要:京张高铁某工点与改建京包线交叉,夹角较小,因此采用框架墩跨越改建京包线.文章结合工程实例,对框架墩设计进行了全面的分析介绍,并通过调整施工顺序达到优化设计的目的,工程施工后满足了施工要求,可为类似工程提供借鉴.

关键词:框架墩 优化设计

1.工程概况

京张高铁是世界上第一条设计时速3 5 0k m有砟轨道高速铁路,也是世界上第一条设计时速350km的高寒、大风沙高速铁路.京张高铁位于北京市西北、河北省北部境内,东起北京市,途经北京市海淀、昌平两区和延庆县,由延庆县康庄镇入河北省境内,跨官厅水库,经怀来县、下花园区、宣化区,西迄张家口市,呈东西向沟通两市.

京张高铁为202 2年冬奥会重要的交通枢纽,是连接北京和张家口的重要通道.京张高铁对两地经济发展和文化交流具有重要意义,极大地方便了两地旅客出行,让两地资源互补,同时京张高铁也将在扩大内需、增加就业和改善人民生活等方面发挥重要作用.

本段桥位位于河北省怀来县土木村和官厅水库之间,桥位处,地势平坦开阔,桥址区以村庄及耕地为主.既有京包线在此处为单线非电气化线路,与本线斜交,由于既有京包线与本线夹角较小,为保证运营安全,施工中对既有京包线进行局部改建,改建京包线与本线夹角12度,采用32m简支梁(下部结构为框架墩)形式跨越.

2.框架墩平面布置

既有京包线与本线夹角太小,需对既有京包线进行改建.改建京包线为单线,限界宽度为4.88m,本线与改建京包线夹角12°.由于夹角较小,如采用预应力混凝土连续梁方案,至少需要主跨为100m的连续梁才能跨越改建京包线.主跨100m的连续梁中支点高7.91m,边支点高4.91m,平均墩高26m,而采用框架墩跨越,上部为标准32m简支梁,经济优势明显,故不考虑采用预应力混凝土连续梁方案.

本处采用2孔32m简支梁跨越改建京包线,桥墩采用框架墩,由于框架墩墩柱紧挨改建京包线,墩柱布置时不仅要满足铁路限界的要求,施工时应与改建京包线同期实施,避免后期施工干扰,增加施工难度.本段墩柱北侧距离既有京包线较近,施工时要采取相应的防护措施,以减少施工对既有铁路的影响.

桥址处地震动峰值加速度为0.20g,相当于地震基本烈度Ⅷ度,地震动反应谱特征周期0.3 5s,属Ⅱ类场地.最大冻结深度0.99m.勘察期间地下水埋深为7.20~22.8m,地下水对混凝土不具侵蚀性.

3.结构尺寸

框架墩计算跨度1 2 m,净跨度9. 5m,横梁截面为组合梯形,上顶面宽3.4m,下底面宽3.1m,截面高2.4m;墩柱为矩形截面,墩身顶尺寸为2.5x 2.5m,横桥向墩身坡度为直坡,纵桥向墩身坡度为2 5:1;承台横桥向5.6m,纵桥向8.9m;墩柱均采用6根1.25m钻孔灌注桩;31号墩总高2 9 m,立柱高2 6 . 6m,框架墩在距立柱顶1 2 .7 5m处设置一道2.0×1.6m横系梁.本次框架墩计算以31号墩为例.

4.主要设计指标

4.1设计参数

横梁纵向预应力筋采用低松弛钢绞线、夹片式锚具,其预应力损失按如下参数计算:

(1)采用金属波纹管成孔,钢束与管道壁之间的摩阻系数μ取0.26,管道偏差系数k取0.0025.

(2)锚具的锚口摩阻损失与锚下喇叭口摩阻损失之和按锚外控制应力的6%.

(3)锚具回缩量每端取6mm,计入反向摩阻作用.

(4)其它预应力损失按《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)有关条文计算.

(5)锚口及喇叭口损失、管道摩阻系数、管道偏差系数应经现场试验确定,若与设计值偏差较大,应重新检算调整.

4.2横梁变形限值

(1)在ZK 竖向静活载作用下,梁体竖向挠度Δ限值:Δ≤L/1600,L为计算跨度.

(2)在列车横向摇摆力、离心力、风力和温度的作用下,梁体水平挠度应≤梁体计算跨度的1/4000.

(3)以一段3.0m长的线路为基准,在ZK活载作用下,一线2根钢轨的竖向相对变形量≤1.5mm.4.3线形控制

(1)位移向上为“+”,向下为“-”.

( 2 )最大静活载挠度发生在3 2 号墩:- 0 . 9 3 m m ,为跨度的1/12903.

(3)本横梁不设置预拱度.

5.结构计算

5.1框架墩横梁计算

本次框架墩横梁计算采用PRBP程序,考虑到本程序系统为平面梁元体系,对于空间折线布置,只能近似地按平面折线处理,其处理方式为忽略横桥方向的转折影响.框架墩模型一共分为50个单元,墩柱系梁一次浇筑.

根据运营阶段下,框架墩横梁计算可看出,在主力工况下,对于框架墩横梁上缘,混凝土最大应力为6.66MPa,横梁上缘混凝土最小应力为1.19MPa;横向下缘混凝土最大应力为5.87MPa,横梁下缘混凝土最小应力为0.95MPa.横梁上下缘最大、最小应力值均满足规范要求.

运营阶段下,框架墩横梁截面抗裂系数验算结果如表1所示.

5.2框架墩墩柱计算

框架墩墩柱采用MIDA S计算,先将PRBP计算通过的预应力钢束导入MIDAS中,根据《铁路桥涵设计规范》荷载组合原则,算出各截面的内力,通过各截面的弯矩、剪力和恒载轴力来计算框架墩墩柱的配筋.通过分析墩柱配筋结果,可知,墩顶横桥向截面的配筋由施工阶段预应力张拉控制,预应力张拉时墩顶弯矩达到10125k N·m,截面横向需采用双肢28的钢筋,钢筋应力和裂缝均满足规范要求.

经过分析,框架墩横梁和墩柱的相对刚度直接影响到弯矩的分配,墩柱刚度越大,所受的弯矩就越大,横梁所受弯矩就越小;反之墩柱刚度越小,所受的弯矩就越小,横梁所受弯矩就越大.为减少墩身钢筋数量,降低框架墩造价,对施工顺序进行了优化调整,将墩系梁与墩柱一次浇筑调整为预应力张拉完后墩系梁再浇筑,并对横梁和墩柱计算模型进行了调整.

PRBP模型调整完后,通过分析框架墩横梁计算结果,可知,在主力工况下,对于框架墩横梁上缘,混凝土最大应力为6.52MPa,横梁上缘混凝土最小应力为0.76MPa;横向下缘混凝土最大应力为6.35MPa,横梁下缘混凝土最小应力为0.97MPa.横梁上下缘最大、最小应力值均满足规范要求.

M IDA S 模型调整完后,墩柱配筋结果如表2所示.

从表2中可看出,墩系梁施工顺序调整为后浇,墩顶横桥向截面的钢筋由双肢28的钢筋降低为双肢25的钢筋,施工阶段预应力张拉时墩顶弯矩由10125kN×m降到了7973kN×m,弯矩降幅达到21%,效果明显,应力和裂缝均满足规范要求.

5.3基础计算

承台满足刚性角要求,构造配筋即可.桩基根据MIDAS模型计算的承台底反力进行群桩计算,采用B89群桩计算程序计算桩基长度和配筋.经计算,31号框架墩左右墩柱均采用

6根1.25m桩基,桩长23m.

6.结束语

综上所述,目前该处框架墩已施工完毕,并完成架梁.在框架墩设计时,应找到截面配筋的控制工况,并对其进行深入研究,本工点通过进行调整施工顺序达到优化钢筋数量的目的.

参考文献:

[1]TB10002-2017.铁路桥涵设计规范[S].北京:中国铁道出版社,2017.

[2]TB10092-2017.铁路桥涵混凝土结构设计规范[S].北京:中国铁道出版社,2017.

本文结论:这篇文章为一篇适合不知如何写预应力混凝土和张高铁和实例分析方面的混凝土框架专业大学硕士和本科毕业论文以及关于混凝土框架论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料.

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