客运专线无砟轨道预应力混凝土连续箱梁桥变形特征试验项与应用

    项目名称：

客运专线无砟轨道预应力混凝土连续箱梁桥变形特征试验项与应用

项目背景

为了跨越既有交通网，节省农田，避免高路基的不均匀沉降等，我国铁路客运专线建设中大量采用了高架线路方式，设计时速300公里及以上的线路基本采用无砟轨道。受运营期间扣件调整量的限制，必须严格控制桥梁结构长期变形的状况。

针对客运专线预应力混凝土箱梁用量巨大的问题，铁道部自1999年开始，设立多个专项组对各种截面、跨度简支箱梁的受力、使用性能及长期变形情况等开展系统理论研究，并在近10条客运专线的施工现场进行实体箱梁的试验验证。

在京津城际铁路建设中，由于受施工工期紧张、线下工程进度滞后等因素的影响，已无法按照现有 评估技术指南要求，对大部分桥位悬臂施工中的连续箱梁进行变形观测。同时，推迟桥上无砟轨道铺设和精调的时间，也势必影响京津城际铁路按期开通运营。

根据京津城际铁路建设的迫切需要，铁道部于2012年成立项目组针对客运专线建设中大量使用连续箱梁施工及运营期间连续箱的变形特征开展系统研究。

项目创新点

该项目的科技创新点主要包括：

综合测试方案应用及远程监测系统应用 该项目在国内首次引进了法国OSMOS长标距　(2m)光纤测试技术，有效解决了短标距测试仪器在混凝土应变测试方面的离散性及长期稳定性等问题，并首次采用包括利用静力水准仪测试梁体挠度、利用光纤测试截面应变情况、利用倾角仪测试截面转角的综合测试方案对大跨度连续箱梁收缩、徐变变形情况进行测试。

同时，该项目研究人员结合对无砟轨道、箱梁及环境温度场的测试，对连续箱梁温度场及温度变形情况进行了系统试验研究。该套监测系统在实现数据自动化采集、传输的同时，实现了远程控制，便于对测试系统进行维护。从京津城际铁路始建至今，监测工作一直持续开展。

客运专线预应力混凝土连续箱梁桥上无砟轨道铺设时机 针对客运专线跨度48米至128米连续箱梁，项目研究人员就恒载下截面应力水平、梁体恒活载设计弯矩比等影响长期徐变变形的因素进行了较系统的研究。在徐变预测模型方面，研究人员综合对比、分析了各国规范，仔细考察了目前客运专线桥梁建设中高性能混凝土的应用情况，合理确定了模型参数。同时，他们对96片预应力混凝土简支梁徐变变形情况进行了综合的对比分析，确定按照实际弹模发展规律，采用CEB-FIP90模型对梁体徐变变形情况进行预测评估。

在此基础上，在悬臂箱梁施工期间，项目研究人员深入现场，针对箱梁受力和变形情况开展了全面系统的监测工作。在此过程中，他们克服封闭箱内气味刺鼻、缺氧，环境闷热潮湿等不利因素影响，取得了一组组宝贵的数据。

通过开展上述工作，项目研究人员对各种跨度的连续箱梁合龙后的变形规律进行了详细分析和实测验证，并系统研究了在梁体变形中徐变变形、收缩变形及预应力损失引起弹性恢复变形等所占的比例。同时针对二期恒载对梁体长期变形的影响，研究人员分别就二期恒载的上桥时间、施工工艺及施工顺序等进行了详细的分析，并对不同的无砟轨道铺设时间对梁体长期变形的影响进行了预测。

通过开展一系列研究工作，解决了京津城际铁路建设工期紧、冬季施工难度大等关键问题，同时为　评估技术指南的修订提供了科学技术依据。

客运专线预应力混凝土连续箱梁竖向温度梯度及效应　温度梯度作用下连续箱梁将产生相应的变形和内力，温度内力虽然可以通过配置预应力束予以解决，但运营期间的温度变形将引起轨道的附加不平顺。我国铁路现行规范根据桥梁采用轨道类型规定了箱梁设计时应考虑的温度梯度荷载，但该条文是根据无砟无枕小型箱梁的温度场研究成果制定的，对于客运专线箱梁已不完全适用。国内外有关规范对于梁体温度梯度进行了规定，但由于铁路桥梁梁面覆盖物不同，相关规定已不能完全适用。

该项目针对客运专线箱梁特点，在客运专线连续箱梁悬臂施工期间，轨道及电缆槽附属设施施工及线路运营期间，针对温度梯度分布情况开展了长期测试工作，获得了日温度和年温度变化情况，掌握了箱梁竖向温度梯度分布情况及对轨道结构的影响规律。

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