浅谈高速铁路双线空心桥墩的设计浅谈高速铁路双线空心桥墩的设计摘要：从高速铁路双线空心桥墩的两种常用墩型的比较入手，介绍了双线圆端形空心桥墩和双线矩形空心桥墩各自优缺点及适用范围，归纳了影响桥墩尺寸的主要因素，论述了两种墩型检算不同点及地震检算时柔度系数的选取，总结了墩身设计中的一些规律，阐述了高铁双线空心墩参考图的设计流程及其主要控制点。关键词：高速铁路、双线空心墩、设计中图分类号：S611文献标识码：A1、概述山区高速铁路建设中，由于曲线半径以及线路纵坡的限制，常需跨越冲沟及U形深谷。受力性能好、纵横向刚度大又可显著节省圬工的空心墩越来越多地应用于高速铁路高墩工程实践中。根据墩身截面形状的不同，高速铁路空心桥墩常分为双线圆端形空心墩和双线矩形空心墩。双线圆端形空心墩，造型流畅，简洁美观，可减少水流冲刷的影响，适用于景观要求高的城市及跨河桥梁(如图1)。双线矩形空心墩，造型稳重，坚固实用，不利于水流冲刷，适用于对景观要求低的山区旱桥;在工程实践中，为了满足美观要求以及减少水流冲刷的影响，常将矩形空心墩的四个角做成倒圆弧的型式(如图2)。矩形空心墩较之同刚度的圆端形空心墩具有墩身尺寸较小，圬工量更省，模板倒用率高，较省模板等优点，更适用于山区旱桥的建设。为了提高工作效率及设计质量，实现标准化设计，通常采用编制通用参考图的办法对桥墩进行系统性设计。本文拟对高速铁路双线空心桥墩参考图的设计要点进行论述。结构尺寸的拟定高速铁路桥梁对结构刚度、变形及基础沉降的要求比普通铁路更为严格，同时，还要满足《铁路工程抗震设计规范》GB50111-2006的相关要求。这样，就要求桥墩纵横向线刚度要适配，墩身水平线刚度过大，地震力会增大，墩身钢筋会增多，造成圬工浪费;若墩身水平线刚度过小，虽节省圬工，但基础配置会很困难，这就要求桥墩设计时要结合以上各个因素进行综合比选。2.1墩顶尺寸的拟定墩顶外形与梁形有很大关系，高速铁路常匹配箱梁，因箱梁支承中心距一般较小，根据箱梁的构造以及架设特点，墩顶常采用无顶帽设计。故首先应拟定墩顶尺寸，因为墩顶尺寸拟定好后，墩颈尺寸也随之确定，而墩身结构形式的合理与否与其顶部的尺寸密不可分。墩顶尺寸的拟定主要应根据所采用的梁形、线间距、支座尺寸、支承垫石大小、维修养护需要、施工时架梁需要及支承垫石边缘距墩顶边缘的最小距离等，在满足相关现行规范要求的前提下，来拟定墩顶尺寸。此外，常在墩顶设置50cm深的凹槽，留出满足梁底的养护维修净空，让检查人员可以方便地从梁底下到墩身内部。2.2墩身尺寸的拟定根据对空心墩的研究，墩身水平线刚度是桥墩设计的主要控制因素，墩顶尺寸、墩身内外边坡、墩颈壁厚等均为影响墩身线刚度的重要因素。按对墩身刚度的贡献由大到小的排列顺序为：墩颈纵向尺寸>墩身外坡率>墩身横向尺寸>墩身内坡率>墩颈壁厚。故合理选择墩身刚度与基础刚度的比例关系，是影响桥墩尺寸的重要因素。如墩身刚度过小，必须加大桩间距以获得较大的基础刚度;而墩身刚度过大，较大的墩身尺寸会引起桩基工程量增加，造成墩身刚度的浪费。比如《高速铁路设计规范（试行）》中规定32m跨度墩顶双线最小纵向水平线刚度为350KN/cm，在参考图设计时，笔者认为在墩顶纵向刚度相近的条件下，综合各方面因素，墩身纵向最小水平线刚度按800KN/cm左右控制，墩身横向最小水平线刚度按不小于1600KN/cm控制比较合理。在选取了墩身与基础的合理刚度比后，通过调整墩颈尺寸、墩身内外边坡、壁厚等达到理想线刚度，使墩身设计经济合理。空心墩包括上、下实体段、上下倒角、空心墩身、墩壁通风孔等。墩顶底设置一定高度的实体段以及空心与实体交接处梗斜的设置，是为了使应力更好的传递与分布。空心墩高一般从30m~60m不等，通过合理分级达到模板种类少，圬工量相对合理，方便施工的目的，设计中首先应确定墩身分级，分级过小，墩身圬工节省，但模板种类多，施工不便。分级过大，模板种类少但造成墩身圬工浪费。参考图设计时根据对比分段，通常按10m高度分级设计，如H=30～39m、H=40～49m、H=50~60m三个墩高段分别设计,墩身坡度采用一坡到底...