单线无砟轨道31.5m预应力混凝土简支梁设计说明
一、设计范围
本梁为新建盘锦至营口铁路客运专线单线无砟轨道预应力混凝土简支梁，计算跨度：31.5m。
二、设计采用规范及规定
1．《新建时速300～350公里客运专线铁路设计暂行规定》（铁建设[2007]47号） 2．《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）
3．《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） 4．《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006） 5．《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定》（2003.6）
6．《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设[2005]157号）及铁建设[2007]140号“关于发布《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》等两项铁路工程建设标准局部修订条文的通知”。
7.《客运专线无砟轨道铁路设计指南》(铁建设函[2005]547号) 8.《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》
三、主要技术标准及设计荷载
（一）主要技术标准
1. 铁路等级：客运专线铁路。 2. 正线数目：单线。
3. 设计速度：设计最高时速250km/h。 4. 曲线半径：直线及曲线半径R≥1000m。 5. 轨道类型：Ⅰ型板式无砟轨道。
7. 环境：一般大气条件下无防护措施的地面结构，环境类别为T1、T2碳化环境。 8. 地震设防烈度：Ⅵ～Ⅷ度，设计地震水平动峰值加速度Ag=0.05g～0.2g。 9. 施工方法：预制架设施工。
10.设计使用年限：正常使用条件下设计使用寿命为100年。
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（二）设计荷载
1. 恒载
（1）自重+二期恒载：自重按照混凝土容重25kN/m3计算,二期恒载按下表计算。
序号 1 2 3 4
（2）混凝土收缩徐变的影响：按照《铁路桥涵设计基本规范》中4.4.5条计算。 2. 活载
（1）设计活载：ZK标准活载和ZK特种活载。 （2）动力系数：
《新建时速300～350公里客运专线铁路设计暂行规定》中6.2.10条： 动力系数：a.计算剪力时：1 b.计算弯矩时：2式中Lυ为加载长度。
（3）离心力：
按照《新建时速300～350公里客运专线铁路设计暂行规定》中6.2.11条计算： 对集中活载N F对集中活载q F其中：f1.25v2类型 直线无声屏障 曲线无声屏障 直线有声屏障 曲线有声屏障 二期恒载值 71.6 79.1 88.7 96.2 单位 kN/m kN/m kN/m kN/m 0.996L0.21.4940.913
0.851
L0.2127Rv2(fN) (fq)
2.88 L127Rv120800814*1.751v离心力按水平向外作用于轨顶以上1.8m处。
（4）横向摇摆力：
横向摇摆力取100KN，作为一个集中荷载取最不利位置，以水平方向垂直线路中线作用于钢轨顶面。
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（5）作业通道设计竖向静活载按5kN/m2计算，还需考虑检查车荷载。设计时不与列车活载同时计算。
3. 附加力
（1）制动力或牵引力：
制动力或牵引力应按列车竖向静活载的10%计算，但当与离心力或列车竖向动力作用同时计算时，制动力或牵引力应按列车竖向静活载的7%计算。作用于轨顶以上2m处。
（2）风荷载：
风荷载按照《铁路桥涵设计基本规范》中4.4.1条计算：无车时为1.960kPa； 有车时除1.120kPa环境风压外，另水平气动风压0.25kPa作用于遮板或声屏障上。
（3）温度荷载：
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)计算。
4. 特殊荷载 （1） 地震力：
按照《铁路工程抗震设计规范》计算；地震基本烈度Ⅵ～Ⅷ度，设计地震水平动峰值加速度0.05g～0.20g。
（2）脱轨荷载：
脱轨荷载按照《新建时速300～350公里客运专线铁路设计暂行规定》中6.2.15
条计算。
情况1：两条平行线路中心线的无限长线荷重，相距1.4m，其中6.4m长为50kN/m，
其余为25kN/m，作用于轨道中心两侧2.2m范围内。
情况2：一条长20m的kN/m的线荷重，平行线路中心线，作用于防护墙的内侧。 （3）架桥机及运梁车荷载：
设计时架桥机及运梁车荷载暂按下图进行了检算，实际施工中应根据具体荷载进行检算。(注意：荷载图示不对。)
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（4）长大货物列车荷载：
本设计仅对长大货物列车D2、D30、D35列车荷载进行检算，荷载图示参见“通桥（2005）2211”。 （三）主要设计指标
1. 设计安全系数及各阶段应力要求见下表。
设计安全系数及各阶段控制指标
顺号 1 设计安全系数 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 混凝土应力MPa 钢筋应力MPa 预应力钢绞线 应力MPa 抗裂安全系数 项目 检算条件 强度安全系数 营运荷载 安装荷载 营运荷载 安装荷载 控制指标 K≥2.0 K≥1.8 Kf≥1.2 Kf≥1.1 σcon≤0.75fpk σp≤0.65fpk σp≤0.60fpk △σp≤140 △σs≤150 σc≤0.75fc′ σct≤0.70fct′ σc≤0.50fc σct≤0 τc≤0.17fc σtp≤fct σcp≤0.60fc 预加应力时的锚下钢绞线控制应力 传力锚固时的钢绞线控制应力 运营荷载下的钢绞线应力 疲劳荷载作用下钢绞线应力幅 疲劳荷载作用下带肋钢筋应力幅 传力锚固时混凝土压应力 传力锚固时混凝土拉应力 运营荷载下混凝土压应力 运营荷载下混凝土拉应力 运营荷载下混凝土最大剪应力 抗裂荷载下混凝土主拉应力 抗裂荷载下混凝土主压应力 运梁车荷载及架桥机荷载检算时，抗裂安全系数大于1.1，强度安全系数大于第3页
1.8。
2. 预应力损失计算时，预应力筋松弛，混凝土收缩徐变损失均按《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)计算。
3. 结构变形限值
（1）梁部结构在列车竖向静活载作用下，单跨梁体的竖向挠度不应大于L/1000；多跨梁体的竖向挠度不应大于L/1500。
（2）梁部结构在列车竖向静活载作用下，无砟轨道桥梁梁端竖向转角不应大于下列：1.0103rad （桥台与桥梁之间）
122.0103rad（相邻两片梁之间）
（3）无砟轨道桥梁梁缝两侧钢轨支承点间的相对竖向位移不应大于1mm。 （4）梁体横向变形的应符合下列规定：
1）在列车横向摇摆力、离心力、风力和温度力作用下，梁体的水平挠度应小于或等于梁体计算跨度的1/4000。
2）无砟轨道桥梁相邻梁梁端两侧的钢轨支点横向相对位移不应大于1mm。 3）在ZK活载、列车横向摇摆力、离心力、风力和温度力作用下，桥墩顶横向水平位移引起的桥面处梁端水平折角应不大于1.0‰。
（6）活载作用下梁体扭转引起的轨面不平顺：以1段3m长的线路为基准，ZK静活载作用下，一线两根钢轨的竖向相对变形量t≤1.5mm；实际运营列车静活载作用下，一线两根钢轨的竖向相对变形量t≤1.2mm。
4. 自振频率限值
空间刚架竖向自振频率不低于同等跨度简支梁自振频率限值： L≤40m时，n0120/L；
式中n0为竖向自振频率限值（Hz），L为简支梁跨度（m）。
5. 车桥耦合动力响应分析满足《新建时速300～350公里客运专线铁路设计暂行规定》中6.3.6条规定。
6. 梁体存放运输及架设支点
存梁支点应设腹板下，距梁端距离不大于1.5m；运梁、架梁时支点应设在腹板下，距梁端距离不大于3.0m。
7. 横向倾覆稳定
梁体在承受最不利荷载情况下，横向倾覆稳定系数不得小于1.3。
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四、主要材料
（一）混凝土
1. 预应力混凝土箱梁：C50混凝土 2. 封锚混凝土：C50无收缩混凝土
3. 钢筋混凝土(遮板、防护墙及电缆槽等)：C40混凝土 （二）预应力
1. 预应力钢绞线
采用υ15.2mm标准型1x7预应力钢绞线，抗拉强度fpk=1860MPa，张拉控制应力采用0.65～0.75fpk，弹性模量Ep=1.95x10MPa，必须按GB/T5224-2003的技术标准进行生产和检验，断丝率不得超过1%。
2. 预应力锚具及管道
预应力锚具必须经过正式鉴定和重大桥梁工程的检验，并符合本设计文件的各项要求。管道与管道间的净间距不应小于管道外径；管道的保护层于结构顶面及侧面处，不应小于管道外径；于结构底面处，不应小于60mm。
预制梁预应力管道采用与锚具相对应的抽拔橡胶管。计算时：抽拔橡胶管摩擦系数μ=0.55；偏差系数k=0.015/m；锚具变形回缩量为6mm。 （三）普通钢筋
普通钢筋必须符合“GB1499.1～2-2007”标准的各项规定。设计采用钢筋为热轧HRB335钢筋，抗拉(fs)、抗压强度(fs')标准值皆为335MPa；以及HPB235钢筋抗拉(fs)、抗压强度(fs')标准值皆为235Mpa。 （四）防水层及保护层
防护墙内侧采用防水卷材加保护层，保护层采用C40聚丙烯腈纤维混凝土；防护墙外侧采用防水涂料加保护层，保护层采用C40聚丙烯腈纤维混凝土。应符合“客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件（科技基[2007]56号）”要求。 （五）支座
采用客运专线铁路桥梁盆式橡胶支座。
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（六）桥面排水管及管盖
采用PVC管材，应符合《埋地排污、废水用硬聚氯乙烯（PVC-u）管材》（GB/T10002.3-1996）、《建筑排水用硬聚氯乙烯管材》（GB/T5836.1-92）、《建筑排水用聚氯乙烯管材》（GB/T5836.2-92）的要求。 （七）其他
对材料的选定、施工工艺以及耐久性措施参照《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》、《铁路桥涵施工规范》、《客运专线铁路混凝土工程施工技术指南》进行。所有材料质量的要求应符合相应的国家标准。并应进行抽样检验。
五、关于动力仿真分析
1. 按照直、曲线进行动力仿真分析。 2. 梁部及桥墩构造参见附件图纸。 3. 墩高及基础刚度参见附表。
桥墩构造图中有三种（墩高范围不同），
三种墩高结构图，每种墩高只计算墩高最大的，即： 桥墩结构图（一）中取h=9.5m， （墩高H=h+2.95=12.45m） 桥墩结构图（二）中取h=17.5m （墩高H=h+2.95=20.45m） 桥墩结构图（三）中取h=30.0m （墩高H=30m）
各种墩高的基础刚度见附件EXCEL表格。
具体是：对每种墩高，按10跨计算，梁部图纸一致。
计算列车：
CRH2：160，180，200，225，250，275，300 CRH3：160，180，200，225，250，275，300
赶紧做完，星期天晚上给我报告。 让徐良，张鹏举帮你各算一个墩高。
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