鐵路中空式橋墩的製作方法
2023-10-06 18:38:34 3
鐵路中空式橋墩的製作方法
【專利摘要】鐵路中空式橋墩，以克服現有橋墩結構的主要缺點，使其墩身截面尺寸顯著減小，降低墩身混凝土用量，且具有優良的防撞性能，適用範圍更加廣泛。包括頂帽、託盤、墩身和承臺，所述墩身由橫橋向間隔設置的左側墩柱、右側墩柱構成，左側墩柱、右側墩柱的上端、下端分別與託盤、承臺固結為一體；所述頂帽和託盤固結為一體。
【專利說明】鐵路中空式橋墩
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及橋梁，特別涉及一種適用於時速不大於200km/h的鐵路橋梁的鐵路中空式橋墩。
【背景技術】
[0002]由於鐵路橋梁自重及承受的列車活載均較大，鐵路橋墩一般採用實體橋墩(亦稱重力式橋墩)和空心橋墩，當橋墩墩高小於20m時多採用前者，反之多採用後者。
[0003]實體橋墩的主要特點是靠自身重量來平衡外力，保持其穩定。按墩身截面形式的不同，實體橋墩可分為矩形截面、圓端形截面和圓形截面。實體橋墩的優點是:墩身厚實，防撞能力強；墩身可只設護面鋼筋或不設鋼筋，鋼筋費用低；使用天然石材或混凝土建造，可就地開採，取材方便；墩身截面為實心，構造簡單，施工較方便。
[0004]空心橋墩是實體橋墩向輕型化發展出來的一種結構形式，它的外形與實體橋墩一樣，也可分為矩形、圓端形和圓形，區別是空心橋墩將實體橋墩墩身截面中心的大部分混凝土挖除了，從而形成了空心薄壁的橋墩結構。空心橋墩優點是:墩身圬工用量顯著減小，相對於實體橋墩可節省40%?60%的圬工量；墩身自重輕，對地基承載力要求低，可適用各種地質條件；非常適用於超高橋墩，特別是墩高40m以上時，其結構造價可顯著降低，優勢明顯。
[0005]然而，目前鐵路橋梁採用的實體橋墩和空心橋墩均具有各自的缺點和局限性。
[0006]實體橋墩的缺點和局限性有:自重大，要求地基承載力較高，否則將大幅增加基礎用量和造價；適用範圍受限，當墩高大於20m時，性價比顯著下降，一般不再採用；墩身截面大，阻水面積大，對行洪和通航均不利；墩身笨重，景觀性較差，不適合景觀要求較高區域。
[0007]空心橋墩的缺點和局限性有:墩身構造較複雜，施工難度及施工費用較高；防撞能力較差，如有防撞要求時，需設置專門的防撞措施；適用範圍受限，當墩高小於20m時，性價比顯著下降，一般不再採用；墩身截面尺寸較大，景觀性較差。
實用新型內容
[0008]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種鐵路中空式橋墩，以克服現有橋墩結構的主要缺點，使其墩身截面尺寸顯著減小，降低墩身混凝土用量，且具有優良的防撞性能，適用範圍更加廣泛。
[0009]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0010]本實用新型的鐵路中空式橋墩，包括頂帽、託盤、墩身和承臺，其特徵是:所述墩身由橫橋向間隔設置的左側墩柱、右側墩柱構成，左側墩柱、右側墩柱的上端、下端分別與託盤、承臺固結為一體；所述頂帽和託盤固結為一體。
[0011]本實用新型的有益效果是，頂帽、託盤的整體式設計，可以保證列車、簡支梁自重等荷載可靠地傳遞至墩身結構，保證了結構安全可靠；墩身的雙墩柱分離式設計，即將橋墩中央部分混凝土挖除，減小了墩身截面尺寸和自重，節省了墩身混凝土用量，降低了基礎反力並節約了基礎用量；將常用的鐵路實體橋墩和空心橋墩的優越性充分發揮了出來，既具有鐵路實體橋墩構造簡單、施工方便、防撞性能好等優點，也具有鐵路空心橋墩墩身混凝土用量少、結構自重輕、對地基承載力要求底等優點；可適用於墩高不大於30m的橋墩，相對於實體橋墩適用於墩高小於20m的情況，適用範圍大幅增大；安全可靠，有效地提高了鐵路橋墩的橫向剛度，滿足鐵路橋梁的橫向剛度及動力特性要求；經濟合理，由於自重輕，基礎荷載和基礎工程量均比實體橋墩要小，在基礎工程量對基礎荷載十分敏感的地質條件很差的地區，其經濟效益十分顯著；結構美觀，可有效地提升橋梁的景觀性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]本說明書包括如下四幅附圖:
[0013]圖1是本實用新型鐵路中空式橋墩的主視圖；
[0014]圖2是本實用新型鐵路中空式橋壤的左視圖；
[0015]圖3是沿圖1中A-A線的剖視圖；
[0016]圖4是沿圖1中B-B線的剖視圖。
[0017]圖中構件及所對應的標記:頂帽10、託盤11、左側墩柱12a、右側墩柱12b、承臺13。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0019]參照圖1和圖2，本實用新型的鐵路中空式橋墩，包括頂帽10、託盤11、墩身和承臺13。參照圖1和圖3、圖4，所述墩身由橫橋向分離設置的左側墩柱12a、右側墩柱12b構成，左側墩柱12a、右側墩柱12b的上端、下端分別與託盤11、承臺13固結為一體。參照圖2,所述頂帽10和託盤11固結為一體。
[0020]參照圖1、圖3和圖4，所述左側墩柱12a、右側墩柱12b採用圓端形截面，且與頂帽10、託盤11的圓端形截面圓滑過渡。
[0021]在本實用新型中，墩身採用雙墩柱分離式設計，墩身截面由兩個半實腹軌道截面組成，實質為圓端形截面的中間部分挖出後演變而來的，相當於將圓端形截面中間掏空，故取名為鐵路中空式橋墩。墩身中間部分挖空使墩身截面一分為二，挖出的墩身部分均位於墩身中間，對墩身截面橫橋向剛度影響很小，即不影響墩身受力和結構安全。橋墩中空部分的頂面採用了半圓端形截面設計，其線形與託盤及主墩截面線性一致、互為呼應，景觀效果極佳，而且避免了採用直線連接會引起墩頂局部應力集中的問題。
[0022]頂帽10和託盤11均採用整體式設計，兩者均採用圓端形截面，截面形狀與墩身一致，方便了相互之間的銜接。託盤在順橋向和橫橋向均分別採用圓曲面連接墩身和頂帽，即整個託盤為空間雙圓曲面結構，雙圓弧面的半徑根據墩身和頂帽尺寸反推確定，從而，實現了墩身兩個側面線條的連續性和一致性，保證了不同角度視覺效果的一致，可以淡化了墩身、託盤和頂帽三部分的界限，將整個橋墩結構有機地連成一體，簡潔美觀。
[0023]本 申請人:成功地將本實用新型應用於海南西環鐵路的橋梁的設計中。海南西環鐵路線路全長為335.021km，其中橋梁合計145座，橋梁總長121.20km,佔線路全長的36.18%，站前橋梁工程總投資達73.3億元。鐵路中空式橋墩在海南西環鐵路橋梁上的成功使用，對其今後在其它鐵路橋梁上的使用和推廣具有重要的借鑑和指導意義。
[0024]設計實踐證明本實用新型的鐵路中空式橋墩具有「結構創新、適用性廣、安全可靠、經濟合理、結構美觀、施工方便」的特點，且非常適用於海南西環鐵路的技術條件，其有益效果主要表現在以下幾個方面:
[0025]1、結構創新性
[0026]首次在同一個鐵路橋墩中將頂帽、託盤的整體式設計和墩身的雙墩柱分離式設計相結合，該結構形式優越性有:
[0027](I)頂帽、託盤的整體式設計，可以保證列車、簡支梁自重等荷載可靠地傳遞至墩身結構，保證了結構安全可靠。
[0028](2)墩身的雙墩柱分離式設計，即將橋墩中央部分混凝土挖除，減小了墩身截面尺寸和自重，節省了墩身混凝土用量，降低了基礎反力並節約了基礎用量。
[0029](3)鐵路中空式橋墩將常用的鐵路實體橋墩和空心橋墩的優越性充分發揮了出來，既具有鐵路實體橋墩構造簡單、施工方便、防撞性能好等優點，也具有鐵路空心橋墩墩身混凝土用量少、結構自重輕、對地基承載力要求底等優點。
[0030]2、適用性廣
[0031]鐵路中空式橋墩可適用於墩高不大於30m的橋墩，相對於實體橋墩適用於墩高小於20m的情況，適用範圍大幅增大。對海南西環鐵路來說，全線共有簡支梁橋墩3457個，除白堂村雙線特大橋有5個橋墩墩高大於30m外，其餘橋墩均可適用。
[0032]3、安全可靠性
[0033]中空式橋墩設計方案有效地提高了鐵路橋墩的橫向剛度，滿足鐵路橋梁的橫向剛度及動力特性要求。通過對海南西環鐵路採用得鐵路中空式橋墩進行了計算和分析，結果表明:在施工階段和運營階段，包括考慮地震荷載、颱風荷載作用下，橋墩結構均具有足夠的安全係數，設計是安全可靠的。
[0034]4、經濟合理性
[0035]與鐵路實體橋墩相比，鐵路中空式橋墩墩身部分混凝土用量減小了，但墩身鋼筋用量增加了，經比較發現其墩身部分總造價與實體橋墩非常接近。但鐵路中空式橋墩自重輕，基礎荷載和基礎工程量均比實體橋墩要小。由於海南西環鐵路地質條件較差，基礎工程量對基礎荷載十分敏感，採用中空式橋墩的基礎工程量比實體橋墩要少7%左右。海南西環鐵路橋梁總個數為3457個，其基礎總造價約21.02億元，採用中空式橋墩結構可節省投資約1.47億元。可見，對於地質條件很差的地區，採用鐵路中空式橋墩結構的經濟效益十分顯著。
[0036]5、結構美觀性
[0037]海南西環鐵路是實行國家戰略、促進海南國際旅遊島建設的重要工程。基於海南省以旅遊業為主導產業的實際情況，海南西環鐵路設計的景觀要求特別高，常規的鐵路實體橋墩和空心橋墩不能滿足景觀要求，鐵路中空式橋墩從以下幾方面顯著地提升了其景觀性。
[0038](I)雙墩柱分離設計，提高了橋墩結構通視性，景觀效果亦顯著提升。
[0039](2)單個墩柱截面僅為實體橋墩截面的30%，雙墩柱總截面也不大於實體橋墩截面70%，墩身截面尺寸大幅減小，與笨重的實體橋墩相比，中空式橋墩顯得更加纖細和美觀。
[0040](3)託盤為空間雙圓曲面結構，與墩身兩個側面通過圓弧相切過渡，保證了不同角度視覺效果的一致，淡化了墩身、託盤和頂帽三部分的界限，將整個橋墩結構有機地連成一體，簡潔美觀。
[0041]6、施工方便性
[0042]當墩高較矮時，可直接採用在支架立模現澆施工；當墩高較高時，墩身可採用爬模(或滑膜)法施工，頂帽和託盤可採用支架現澆施工。
[0043]兩種施工工藝非常成熟，操作簡單、高效、方便。
【權利要求】
1.鐵路中空式橋墩，包括頂帽(10)、託盤(11)、墩身和承臺(13)，其特徵是:所述墩身由橫橋向間隔設置的左側墩柱(12a)、右側墩柱(12b)構成，左側墩柱(12a)、右側墩柱(12b)的上端、下端分別與託盤(11)、承臺(13)固結為一體；所述頂帽(10)和託盤(11)固結為一體。
2.如權利要求1所述的鐵路中空式橋墩，其特徵是:所述左側墩柱(12a)、右側墩柱(12b)採用圓端形截面，且與頂帽(10)、託盤(11)的圓端形截面圓滑過渡。
【文檔編號】E01D19/02GK204059183SQ201420284220
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】陳克堅, 陳思孝, 劉忠平 申請人:中鐵二院工程集團有限責任公司