京张高铁预应力混凝土框架墩设计实例分析◎ 尹斌 中铁工程设计咨询集团有限公司 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.工程概况速350km有砟轨道高速铁路，也是世界上第一条设计时速350km的高北京市，途经北京市海淀、昌平两区北京市西北、河北省北部境内，东起京张高铁是世界上第一条设计时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。建京包线，桥墩采用框架墩，由于框本处采用2孔32m简支梁跨越改中支点高7.91m，边支点高4.91m，墩在距立柱顶12.75m处设置一道以31号墩为例。4.主要设计指标4.1设计参数2.0×1.6m横系梁。本次框架墩计算寒、大风沙高速铁路。京张高铁位于和延庆县，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2022年冬奥会重要钢绞线、夹片式锚具，其预应力损失按如下参数计算： 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。 应力的6%。下喇叭口摩阻损失之和按锚外控制计入反向摩阻作用。 （2）锚具的锚口摩阻损失与锚（3）锚具回缩量每端取6mm，（4）其它预应力损失按《铁路桥（1）采用金属波纹管成孔，钢束横梁纵向预应力筋采用低松弛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，施工期施工干扰，增加施工难度。本段墩要采取相应的防护措施，以减少施工对既有铁路的影响。柱北侧距离既有京包线较近，施工时桥址处地震动峰值加速度为时应与改建京包线同期实施，避免后的交通枢纽，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同时京张高铁也将在扩大内需、增加作用。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，就业和改善人民生活等方面发挥重要村和官厅水库之间，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（下部结构为框架墩）形式跨越。2.框架墩平面布置线与本线夹角12度，采用32m简支梁本段桥位位于河北省怀来县土木0.20g，相当于地震基本烈度Ⅷ度，地震动反应谱特征周期0.35s，属Ⅱ类对混凝土不具侵蚀性。3.结构尺寸涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构条文计算。 场地。最大冻结深度0.99m。勘察期间地下水埋深为7.20~22.8m，地下水设计规范》（TB10002.3-2005）有关阻系数、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横梁变形限值为计算跨度。 （1）在ZK竖向静活载作用下，（2）在列车横向摇摆力、离心（3）以一段3.0m长的线路为基（5）锚口及喇叭口损失、管道摩9.5m，横梁截面为组合梯形，上顶框架墩计算跨度12m，净跨度面宽3.4m，下底面宽3.1m，截面高寸为2.5x2.5m，横桥向墩身坡度为直坡，纵桥向墩身坡度为25：1；承均采用6根1.25m钻孔灌注桩；31号墩总高29m，立柱高26.6m，框架台横桥向5.6m，纵桥向8.9m；墩柱2.4m；墩柱为矩形截面，墩身顶尺梁体竖向挠度Δ限值：Δ≤L/1600，L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。 对既有京包线进行改建。改建京包线改建京包线夹角12°。由于夹角较小，既有京包线与本线夹角太小，需为单线，限界宽度为4.88m，本线与准，在ZK活载作用下，一线2根钢轨www.zjsyzz.com / 95学术ACADEMIC抗裂系数单元号工况1.48611.39621.40631.551.45651.46661.671.55981.56991.786101.656111.66612表1 运营阶段截面抗裂系数验算结果位置墩顶墩顶墩顶横桥向顺桥向顺桥向横桥向方向上缘钢筋根数46232323下缘钢筋根数46232323钢筋直径25252525施工阶段预应力张拉多遇（横桥向）双线单孔多遇地震控制工况钢筋131.44.1 应力应力210210容许裂缝0.149宽度裂缝容许0.240.20.2140.3墩底墩底横桥向4444252100.228双肢单肢单肢单肢肢数钢筋（横向）+降温（横附）表2 墩柱配筋结果如表左线单孔+有车风荷载1352102100.0060.19小偏压0.24双肢的竖向相对变形量≤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（3）本横梁不设置预拱度。入MIDAS中，根据《铁路桥涵设计规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、剪力和恒载向截面的配筋由施工阶段预应力张28的钢筋，钢筋应力和裂缝均满足规范要求。筋结果如表2所示。调整为后浇，墩顶横桥向截面的钢筋筋，施工阶段预应力张拉时墩顶弯矩和裂缝均满足规范要求。5.3基础计算由10125kN×m降到了7973kN×m，从表2中可看出，墩系梁施工顺序由双肢28的钢筋降低为双肢25的钢弯矩降幅达到21%，效果明显，应力承台满足刚性角要求，构造配筋在32号墩：-0.93mm，为跨度的1/12903。拉控制，预应力张拉时墩顶弯矩达到10125kN·m，截面横向需采用双肢经过分析，框架墩横梁和墩柱的5.结构计算5.1框架墩横梁计算程序，考虑到本程序系统为平面梁元体本次框架墩横梁计算采用PRBP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B6根1.25m桩基，桩长23m。6.结束语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系，对于空间折线布置，只能近似地按桥方向的转折影响。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，框架墩横梁平面折线处理，其处理方式为忽略横低框架墩造价，对施工顺序进行了优化对横梁和墩柱计算模型进行了调整。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最小应力值均满足规范要求。裂系数验算结果如表1所示。5.2框架墩墩柱计算力为5.87MPa，横梁下缘混凝土最小应力为0.95MPa。横梁上下缘最大、运营阶段下，框架墩横梁截面抗框架墩墩柱采用MIDAS计算，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PRBP模型调整完后，通过分析工完毕，并完成架梁。在框架墩设计时，应找到截面配筋的控制工况，并调整施工顺序达到优化钢筋数量的目的。对其进行深入研究，本工点通过进行综上所述，目前该处框架墩已施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，横梁上缘混混凝土最大应力为6.35MPa，横梁下要求。缘混凝土最小应力为0.97MPa。横梁MIDAS模型调整完后，墩柱配凝土最小应力为0.76MPa；横向下缘上下缘最大、最小应力值均满足规范参考文献：[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.先将PRBP计算通过的预应力钢束导96/ 珠江水运·2018·06
