铁路弹性地基梁设计计算铁路弹性地基梁设计计算摘要：弹性地基梁为近年来高速铁路不良地基段常用的一种弹性梁板结构形式，通过无碴轨道为例进行展示了弹性地基梁的计算方法及步骤，平面软件桥梁博士及空间软件SAP的计算相互补充，有效的结合，使我们的理论计算可靠步骤清晰，有效的展示了铁路弹性地基梁的受力特点和设计要点。关键词：弹性地基梁平面计算空间计算刚性支撑中图分类号：TU972文献标识码：A高速铁路的轨道结构分为两种形式，即有碴轨道和无碴轨道，这里以无碴轨道为例进行计算。弹一、荷载类型及相关参数1、活载活载采用UIC活载或ZK特载。冲击系数2、二期恒载二期恒载偏于安全考虑按曲线，根据弹性地基梁的横断面，初步估算q＝100KN/m单线q＝100/2＝50KN/m计算3、局部分布荷载（1）系梁自重引起荷载在系梁宽度范围内（2.0m）q＝0.5*2.0*1.7*25/2/2.0＝10.6KN/m4、横向计算二期恒载q＝50*3.0/3.3＝45.45KN/m5、整体升温、整体降温整体升温按20°，整体降温按20°。6、非线性温度按顶板和底板温度相差5°进行计算。二、计算模型合理桩间距的选择是基于以下方面：1、边界条件无论采用平面模型还是空间模型，计算弹性地基梁的各项指标，对于桩基的支承条件，按铰结、刚性支承分别考虑。2、梁高参考国外高速铁路，弹性地基梁按60cm高度进行计算。3、悬臂长度（1）桩间距不受地基梁联与联的影响，也就是说采用地基梁结构的相当长的范围内，桩与桩是等间距的，包括联与联沉降缝两侧的桩基。（2）悬臂的最小长度按桩基采用直径60cm的摩擦桩之间的最小间距，即2.5*0.65/2＝0.81m，取悬臂0.85m。三、计算方法及步骤1、平面计算平面计算程序采用了《桥梁博士》，UIC活载按特载施加，均布荷载部分按轴距1.0m，轴重80KN计算。平面计算模型见下图。平面计算图式如下：图3-1平面计算模型2、空间计算空间计算程序采用sap90，桩基支承采用空间桁架单元TRUSS模拟，弹性地基梁采用SHELL单元模拟。活载采用BRIDGE程序段进行计算，由于没有UIC模块，因此采用轻轨模块模拟UIC活载。对于悬臂部分的内力和位移，从影响线来看，没有异号区域，因此，即使采用轻轨活载模拟UIC，对于均布荷载部分不能任意截取，但计算结果的精度也可满足工程要求。空间计算模型见下图。图3-2跨度200cm空间模型（1）基础资料梁长取24.7m，横向3排桩，间距200mm。混凝土：C35钢筋：Ⅱ级钢筋（2）抗弯及抗裂计算部分主要截面的弯矩值见表7。表7弹性地基梁截面弯矩值弹性地基梁埋在土中，开裂后，梁内钢筋比较容易受腐蚀，想要提高结构的耐久性，按弹性地基梁的裂缝值控制在小于0.1mm。经过初步计算，弹性地基梁的配筋量由裂缝控制。考虑发生不均匀沉降1.0mm采用直径32mm的钢筋，间距10mm（共33根），钢筋最大拉应力101MPa，裂缝0.095mm。抗剪计算（基于40×40cm钢筋混凝土方桩）单支承对地基梁的直接剪切检算τ＝Q/A＝625/（4*0.4*0.5）＝787KPa＜〔τc＝1220KPa，C35混凝土〕支承处主拉应力检算σ＝Q/(b*Z)＝1862/（3.3*0.48）＝1175.5KPa主拉应力介于〔820KPa，2210KPa〕之间，需要配置抗剪钢筋。假设主拉应力完全由箍筋承担，计算箍筋的肢数。根据《规范》要求，每一个箍筋一行受拉钢筋不能超过5根，受压钢筋不能超过3根，计算取箍筋16肢，相当8个箍筋，每个箍筋所箍受压钢筋3根，取箍筋间距7.5cm。计算结果如下：从计算结果可以看出，箍筋可以承担主拉应力1278KPa＞1175.5KPa，不需要配置斜向钢筋。从上表计算可以看出，箍筋完全承担主拉应力，需要间距7.5cm，距离比较小，考虑增加箍筋直径为16mm，箍筋间距采用10cm，计算结果见下表：依据计算结果，只要配置箍筋就可满足要求，但箍筋间距过密、直径偏大，配筋方式的可操作性不理想，因此为了保证结构的安全性，提高可操作性，应该按照梁的配筋习惯，配用斜筋结合箍筋共同抗剪。按GBJ10-89计算冲切μm＝4*（0.4+0.5）＝3.6mft＝1750KPa（按JTJ023-8530号混凝土取值）0.6*ft*μm*h0＝0.6*1750*3.6*0.5＝1890KN＞Ft＝625KN依据上述计算结果，根据GBJ10-89计算冲切，不必配置抗剪箍筋或斜筋。（4）局部抗压计算A=（0.3+0.2）*（0.3+0.2）＝1.0m2Ac＝0.4*0.4＝0.16m2...