铁路框架桥结构的设计

摘要：随着现代社会的进步，交通压力越来越大，路面公铁交通相互交错，在既有及规划道路与铁路的交叉处，对既有铁路的更新改造越来越频繁，其主要以城市道路下穿既有铁路的形式为主。因城市道路受整体规划、已有建筑物及地形等因素的限制，此类立交桥通常采用多孔跨组合的大孔径斜交铁路框架桥。本文以邹县电厂某框架桥为例，分析其空间结构受力特点，然后对其配筋布置进行了说明。

关键词：斜交框架桥受力情况配筋特点

中图分类号：S611文献标识码： A

1.工程概况

华电国际邹县发电厂四期工程新建铁路专用线自邹城市圣达纺织集团天诚染织有限公司处，接国铁津―浦线，并沿津―浦线向南，于梁家岗北折向西南，止于邹县电厂运煤公路，线路全长约9.30km。本次拟建桥长19米，3-15-3m框架桥，桥梁中心里程为DK5+276.8m。铁路与立交道路之间交角仅为38°。

拟建场地对工程建设有显著影响的地下水类型为孔隙潜水，主要分布于浅部填土及下部砂土层中，原状土层含水率均不高，地下水水量不大。地下水水位平均高程为58.25m。场地属Ⅱ类场地环境。根据水质分析试验结果，地下水、土对砼具弱腐蚀性，对钢筋砼中钢筋再干湿交替条件下具弱腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

2.空间受力特点

斜交框架桥的设计是比较复杂的，在设计中需注意的问题有很多。本桥与铁路中心线交角仅为38°，斜交角度过大，对框架桥结构受力极为不利，故在设计时调整为50°，立交道路适当扭转顺接。平面布置图如下：

由于立交线路的斜交关系，斜交地道桥的顶、底板均为平行四边形连续斜板。整个框架为弹性支承的超静定斜板。在自重、桥面铺装、道渣及线路设备等恒载作用下，板不仅承受弯矩、剪力，而且还要承受扭矩。均布荷载作用下，最大弯矩随着斜交角的增大有从跨中向钝角部位移动的趋势。由于斜交，纵向弯矩减小，而横向弯矩变大，尤其是跨中部分的横向弯矩。另外，斜交桥在支承边上的反力分布也很不均匀。

由于斜交框架桥受力与内力分布的复杂性，一般的平面计算方法已不能确切的反映其真实情况。斜交框架桥结构为非对称结构，荷载作用下具有明显的空间受力特点，因此采用有限元软件建立空间模型对其内力分布等进行分析计算，从而为设计配筋提供依据。

3.配筋说明

框架桥为超静定结构，在使用荷载作用下，顶、底板由于在与立墙交叉处有负弯矩的作用，跨中弯矩较简支板要小得多，所以顶、底板高度也比简支板薄，这样利于减少整个框架的建筑高度。根据以往设计经验，顶板取值1m，底板1.1m，中墙0.9m，边墙1m。在底板与立墙交叉处，设置2x0.5m梗肋以减缓应力集中。其断面如下图所示：

主筋需严格按配筋材料包络图要求进行。主钢筋采用骨架式组合，为简化施工，可设1或2种骨架，每米可设5个，8个或10个骨架，在骨架上设通长直钢筋为基本钢筋。在设基本钢筋骨架数时，还应考虑能否满足加腋钢筋配置的需要。为保证骨架刚度，每一骨架顶、底板最少有一根弯起钢筋。顶板底面及底板顶面的钢筋，保证有不少于跨中最大钢筋量的1/4的钢筋伸入支点（即中、边墙中心线）。为安全计，实际截断点在理论截断点外侧10cm。在顶底板的上下缘钢筋如有相同直径且截断点在一定范围内时，用斜筋连成弯起钢筋。在角隅外缘两侧有相同直径短钢筋时，也连接成L型钢筋。

分布筋总面积为框架截面积的0.2~0.32%之间配置，常用值为0.25~0.28%。箍筋只起联系、架立作用，故按构造设置配筋，由于板、柱交点附近应力集中较严重，因此箍筋需加密。

根据计算结果，本设计所需HRB335钢筋18.07T，R235钢筋1.35T。

4.结论

本文对铁路框架桥的设计做了简要的论述，在实际工程中还需进一步分析计算，使钢筋骨架布置更加简洁，受力明确，钢筋布置合理，有效防止斜框架桥结构裂缝的产生。

参考文献：

（1）高等学校教材桥梁工程中国铁道出版社

（2）铁路桥涵设计基本规范中华人民共和国行业标准

（3）铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范中华人民共和国行业标准