王辉

摘 要：文章通过对高烈度地区西安地铁5号线二期（49.264+80+50）m曲线段双线预应力混凝土连续箱梁的总体设计、构造尺寸进行介绍，为降低地震响应的影响采用摩擦摆间隔震支座，给出建议摩擦系数及本桥支座相关参数，并采用ASCB模型进行静力分析计算、Midas模型进行地震动力分析计算。针对轨道交通在景观区域的设置给出了建议性的设计原则，对类似工程设计具有一定的参考借鉴意义。

关键词：西安地铁；高烈度地区；大跨度连续梁；摩擦摆支座；计算分析

中图分类号：U442.5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）21-0099-03

Abstract： This paper introduces the overall design and structural size of the double-line prestressed concrete continuous box girder of Xi'an Metro Line 5 in the second phase of（49.264+80+50+50）m curve section in high intensity area. In order to reduce the influence of earthquake response， friction pendulum spacer bearing is adopted. The proposed friction coefficient and the relevant parameters of the bridge support are given， and the static analysis and calculation of the ASCB model and the seismic dynamic analysis of the Midas model are carried out. According to the rail transit in scenic spots， this paper puts forward the design principles of rail transit in the landscape area， which has some reference for similar engineering design.

Keywords： Xi'an Metro； high intensity area； long-span continuous beam； friction pendulum bearing； calculation and analysis

1 工程概況

西安地铁五号线二期工程（交大创新港～和平村），线路在文教园站～张旺渠站区间上跨沣河，沣河河面宽约60m，无通航要求，河道两侧为片石铺砌，堤顶设有防洪通道。综合考虑线站位要求，线路斜跨沣河，斜交角度为37°，且位于R=450m缓和曲线上。桥梁设计综合考虑退距控制、高度控制和结构体量控制，采用（49.264+80+50）m双线曲线预应力混凝土连续箱梁一跨跨越主河槽，采用30m标准简支梁跨越河滩及防洪通道。综合考虑本桥位于高烈度地区，为降低地震响应的影响采用摩擦摆间隔震支座进行设计。

2 主要技术标准

（1）双线铁路桥，位于曲线上，线间距4.2m。

（2）设计最高运行速度：80km/h。

（3）车型及编组为B型车，设计荷载采用6辆编组，列车轴重≤140kN。

（4）供电方式为接触网供电

（5）轨道类型为整体道床。

3 桥梁设计原则

桥式方案选择充分考虑河道的既有现状，并结合远期规划情况，在满足河道行洪、防洪抢险要求的前提下，“确保工期、兼顾效益”，尽可能采用成熟的施工工艺，降低施工风险和工程管理难度，采用桥梁结构施工方法应具有较强的适应性，工期风险可控，运营养护简便易行。同时综合考虑建成后对沣河景观影响，原则上保证沣河公路铁搭斜拉桥的景观，弱化轨道交通桥梁，从退距控制、高度控制和结构体量控制三个方面进行设计。

退距控制——线路尽量远离沣河景观桥，距离从50m逐渐退至400m。

高度控制——保证地铁桥梁高度控制在公路景观桥以上6.5m范围内。

结构体量控制——在满足防洪评价要求的前提下，尽量减小跨度和桥梁结构高度，削弱桥体结构体量。

4 主要结构尺寸

4.1 一联（49.264+80+50）m连续梁箱梁构造

梁体采用单箱单室变高度斜腹板箱形截面，跨中和边墩现浇段处梁高为2.8m，中支点处梁高为4.8m，梁底曲线为二次抛物线，抛物线方程为y=-0.001461x2。本连续箱梁顶部宽为10.3m，底部宽为6.017m～5.052m，为设置支座要求，在中支点4m范围内底宽一侧增加0.5m，单侧悬臂长度为1.55m，悬臂端部高为20cm，悬臂根部高为35cm。箱梁腹板厚度为50～90cm，底板厚度为50～90cm，顶板厚度为35～60cm。顶板设75*25cm的梗肋，底板设25*25cm的梗肋，箱梁在中支点和边支点处设置横隔墙，横隔板均设置过人洞，中支点处横隔梁厚2.5m，边支点横隔梁厚1.5m，因本联梁位于曲线上，在中跨跨中设置0.5m的中隔墙，设置过人洞。

4.2 预应力体系

箱梁梁体按纵、竖双向预应力体系设计，纵向按全预应力构件设计。

纵向钢束：顶板T束、腹板束和跨中底板束均采用15φs15.2mm钢绞线，边跨底板束采用12φs15.2mm钢绞线，分别选用与之匹配的M15-17、M15-15锚具锚固，采用内径为φ90mm金属波纹管成孔。

竖向预应力钢筋：采用φ32mm的PSB830精轧螺纹钢筋，配合JLM-32精轧螺纹锚，采用内径φ50mm波纹管成孔。箱梁每道腹板根据腹板厚度设置两根或四根竖向预应力钢筋，顺桥向的间距控制在50cm左右。

5 一联（49.264+80+50）m预应力混凝土箱形连续梁结构分析

5.1 计算参数及荷载

（1）混凝土

主梁采用C55混凝土，弹模为3.6×104MPa，容重采用26.5kN/m3（考虑增大系数），极限抗压强度为37.0MPa，极限抗拉強度为3.30MPa。二期恒载加载龄期不小于60天，徐变龄期按3600天考虑计算。

（2）预应力钢筋

纵向预应力钢束均采用双端张拉，顶板束和腹板束钢绞线锚下张拉控制应力σcon=0.69fpk和σcon=0.67fpk；中底板束钢绞线锚下张拉控制应力σcon=0.67fpk，边底板束钢绞线锚下张拉控制应力σcon=0.69fpk。

预应力钢束管道摩阻系数μ=0.23，偏差系数k=0.0025。竖向预应力钢束一端锚具回缩1mm，松弛损失0.05σcon；纵向预应力钢束一端锚具回缩6mm，松弛损失0.03σcon。

（3）恒载：包括结构自重、桥上设备重量、预应力结构混凝土收缩徐变影响力和基础变位影响力等；其中本桥二期恒载按105kN/m计算。

活载：B型车，6辆编组，考虑列车竖向动力作用。动力系数按现行《铁路桥涵设计规范》（TB10002-2017）规定的值乘以0.8。

温度力：按整体升温25℃降温20℃考虑，合龙温度按10～15℃考虑。混凝土线膨胀系数为0.00001，桥面板升温对结构的影响按7℃考虑。

基础不均匀沉降：相邻两桥墩基础不均匀沉降值取10mm。

施工临时荷载：每套挂篮（含施工机具、人员等）按600kN计算。

其它荷载按有关规范取值。

5.2 荷载组合

根据相关规范分别按主力组合和主力+附加力组合进行组合验算，并对特殊荷载按规范进行组合验算。

5.3 摩擦摆支座

本工程地震动峰值加速度值Ag=0.20g，抗震设防烈度8度，特征周期为0.40s，地震动加速度反应谱特征周期值Tg=0.40s。为降低地震响应的影响墩梁之间采用摩擦摆间隔震支座进行设计，当发生地震时，墩顶最大水平力小于减隔震支座的剪断力时，摩擦摆支座与普通支座功能相同；当地震发生时，墩顶最大水平力超过设计值时，支座限位装置被剪断，水平限位约束解除，摩擦摆支座中大半径球面摩擦幅即可在水平方向自由滑移，保证墩身在多遇地震和罕遇地震作用下处于弹性工作状态。支座曲率半径、隔震位移及摩擦系数等参数根据本桥工程实际情况结合减隔震支座作用机理计算得到。经比较，设计采用支座参数如表1所示。

5.4 计算程序

设计中采用《曲线桥梁结构分析系统》（ASCB）程序对（49.264+80+50）m连续梁箱梁进行施工和运营阶段纵向平面静力分析计算，采用Midas程序对本连续箱梁结构进行地震动力分析计算。

6 箱梁主要计算结果

6.1 根据《曲线桥梁结构分析系统》（ASCB）模型计算结果如表2。

上述结果均满足相关规范要求。

6.2 根据Midas模型振型周期结果如图3。

7 施工方法

利用支架，在墩顶立模施工箱梁0号段。箱梁0号段施工完成后，即可进行悬臂梁段施工。箱梁T构梁段施工采用移动支架法对称现浇施工，根据梁段划分利用支架分节段逐步完成。先合龙中跨，再同时合龙边跨。

8 结束语

本桥预应力混凝土连续梁桥按照全预应力混凝土设计，结构正截面的最大压应力不大于规定限值的0.8倍，最小压应力储备不小于0.6Mpa，箱梁腹板的最大主压应力和最大主拉应力均不大于规定限值的0.7倍。连续梁结构体系具有较好的结构刚度、其施工工艺非常成熟、外形简单美观等特点，在40～150m跨径范围内具有很大的竞争优势，本设计综合考虑对周围景观的影响，制定相应的设计原则，采用体量较小的结构小曲线半径跨越景观河道；在高烈度地区抗震方面结构采用摩擦摆间隔震支座，大幅度降低墩身受力，使得墩身维持在弹性状态，同时减少了钢筋用量降低造价，具有较好的经济效益和社会效益。在轨道交通领域具有一定的参考借鉴意义。

参考文献：

[1]范立础.桥梁工程（上册）[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].北京：人民交通出版社，1988.

[3]范立础，胡世德，叶爱君.大跨度桥梁抗震设计[M].北京：人民交通出版社，2001.

[4]TB10002.3-2005.铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].