落布溪提篮式钢管混凝土劲性骨架上承式拱桥施工综合技术研究
69页1、工工 程程 名名 称:宜万铁路称:宜万铁路W4W4标落布溪大桥标落布溪大桥参参 加加 单单 位:中铁航空港集团重庆第四分公司位:中铁航空港集团重庆第四分公司铁道科学研究院铁建所铁道科学研究院铁建所目 录一、工程概况及背景二、国内外现状三、研究过程、主要研究内容、解决的关键技术四、主要研究成果五、创新点六、科技查新结论七、监理、用户意见八、技术经济、社会效益一、工程概况及背景一、工程概况及背景宜万铁路是沪汉蓉铁路通道的重要组成部分,线路始于湖北宜昌 ,终于重庆万州,全长377km,是我国在地质条件极为复杂的艰险山区 修建的一条高标准干线铁路。该铁路是目前中国桥隧距离占干线比重 最大的铁路,地质条件极其复杂,被业界称为桥隧博物馆和地质博物 馆。落布溪大桥位于湖北省宜昌市点军区境内,是我国目前跨度最大 的上承式钢管混凝土劲性骨架铁路提篮拱桥,列为宜万铁路的重、难 点工程。大桥一孔跨越深谷,全长252.3m,其中:主跨为1孔178m上承 式拱桥,边跨为1孔24m后张梁和1孔32m后张梁。落布溪大桥桥型图见 图1。落布溪大桥桥型立体图示大桥主要结构:拱座:明挖扩大基础;桥台:挖方内桥台;拱座墩:
2、矩形变截面实体墩;两条提篮式拱肋:拱顶内倾3.5m,倾角5.057,单箱单室箱形截面 (拱脚以上3m为实体段),拱脚处肋高6.0m,拱顶处肋高3.5m,高度按立特 规律变化,拱肋宽为2.5m;拱肋劲性骨架:上下弦杆采用426x12mm(426x20mm)的无缝钢管, 竖杆、上下平联、斜撑采用1409012mm和808010mm角钢,两拱 肋之间横撑采用20310mm无缝钢管;拱肋劲性骨架合拢成型后钢管内灌 注C45微膨胀混凝土;拱上立柱:双斜式矩形墩柱,两立柱布置在倾斜的拱肋平面内,两柱间 设带空洞的连接板和系梁,采用C30混凝土;拱顶框架:中部47.5m段采用钢筋混凝土框架梁,每隔9.5m设一道横向 断缝;连续箱梁:框架两端采用5跨(跨长14m)等高度(1.8m)钢筋混凝土连 续箱梁。I级双线铁路,桥面直线上坡,线间距为4.2m,轨面纵坡17.7,设计 行车速度160km/h,轨道为长钢轨无缝线路。为设计及施工方便,本桥采用 拱圈正置,调整拱上立柱高度的方法以形成线路纵坡。近年来,在公路桥梁中,该种桥型广泛采用,且取得一定的成果 ,积累了很多宝贵的资料,然而,毕竟该种桥型的应用是在很
3、多理论 基础不尽完善、可供参考的相应国家规范还没有出台的基础上完成的 ,还有很多领域值得进一步完善或重新探索;更主要的是,该种大跨 度结构首次在铁路中应用,许多问题还值得重新探讨和认识。例如: 与公路桥梁相比,铁路桥梁荷载等级高,尤其是火车过桥活载产生动 力问题;大桥建造时所要求的精度控制高,抗震、抗风等级以及工后 沉降等方面要求都比较严格。落布溪大桥跨度大,结构较为复杂,技术要求高,技术难题多, 如:拱座大体积混凝土开裂问题,拱脚钢管的精确预埋,提篮式钢管 拱肋整体现场加工,大吨位缆索吊的设计及整体吊装方案的确定,钢 管拱骨架的架设安装和线形控制,C45微膨胀混凝土的配合比设计及 小管径内法兰泵送顶升工艺,钢管拱外包混凝土施工方案的确定,拱 上立柱的精确定位及现浇连续梁的施工难题等。这些技术难题不但要 制定操作性强的施工方案,而且要进行大量的仿真计算,确保方案的 科学合理。更为重要的是,需要制定合理有效的监控监测方案,对大 桥的整个施工过程中应力、应变等进行准确监测,以保证大桥的施工 安全。为解决以上施工技术难题,圆满完成科研任务, 中铁三局集团公司组织骨干技术力量,加大科技投入 ,
4、成立了“落布溪提篮式钢管混凝土劲性骨架上承式拱 桥施工综合技术研究”课题组,开展科技攻关,于2005 2008连续四年将该项目列入局科研计划,铁道第四 勘察设计院也将落布溪大桥设计列入院控科研项目。 期间,业主委托国内桥梁权威机构铁道科学研究 院铁建所对大桥施工的整个过程进行监测指导。经过 近三年的实物工程和科研资料整理,最终形成落布 溪提篮式钢管混凝土劲性骨架上承式拱桥施工综合技 术研究工作报告。通过本次立项研究,既确保了本桥满足设计和行 车要求,同时也期望能够为我国以后建设同类桥梁积 累一些宝贵的施工经验和科研资料。二、国内外现状1、钢管混凝土拱桥的发展过程人们对拱的概念源于天然拱,从天然拱到人工建造石拱桥,经历了漫长 的岁月。拱桥的祖先是石拱桥。我国石拱桥历史悠久,在世界桥梁发展史上 占有重要的地位,比较著名的有:建于隋唐时代的河北赵州桥和1192年落成 的卢沟桥等。2001年建成的山西丹河新桥,主跨达到146m,为我国当今最大 跨径的石拱桥。 18世纪,钢铁产量提高、波特兰水泥发明,产生钢筋混凝 土。按使用的建筑材料分,拱桥发展历程:石拱桥、铁拱桥、钢拱桥、混凝 土拱桥、钢筋混
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