铁路大跨劲性骨架钢筋混凝土拱桥设计研究

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1、2016年度全国工程建设优秀QC小组成果材料铁路大跨劲性骨架钢筋混凝土拱桥设计研究铁路大跨劲性骨架钢筋混凝土拱桥设计QC小组中铁第一勘察设计院集团有限公司二O一六年三月西安目录一、小组概况1二、工程概况1三、选题理由3四、设定目标3五、提出各种方案并确定最佳方案5六、制定对策15七、实施对策16八、确认效果22九、标准化23十、今后打算23一、小组概况铁路大跨劲性骨架钢筋混凝土拱桥设计QC小组成立于2014年10月，共有成员7名，其中组员5名，技术顾问2名，小组成员平均年龄36岁。全组成员均接受TQC教育达48小时以上，满足

2、教学大纲要求，成员表如下：表1QC小组成员表序号姓名性别年龄文化程度职称组内职务1易成男35工学硕士高工组长2孙智峰男29工学硕士工程师副组长3黄小安男28工学硕士工程师组员4倪燕平女43工学硕士教高组员5庄严男30工学硕士工程师组员6欧阳辉来男40大学本科高级工程师组员7雷晓峰男43大学本科教高技术指导8陈应陶男49大学本科教高技术顾问小组成立后，开展有记录的活动共组织了8次，累计时长超过24小时，其中还组织了调研、研讨及讲座活动，本课题为创新型。小组成员组成和知识结构合理，成员大多是生产一线的中坚力量，具有丰富设计经验，

3、思维活跃，是一支具有创新能力、勇于承担挑战的队伍。本课题完成于2014年11月课题，该成果用于设计，其设计文件通过了专家审查，于2015年1月取得成果。二、工程概况祁家渡黄河大桥为180m铁路上承式劲性骨架混凝土拱桥，该桥主桥位于直线上，平坡，为Ⅰ级单线铁路，设计行车速度120km/h。工点位于黄河峡谷区，桥址处地形狭窄，黄河沟谷呈典型的“V”字型，两岸的坡面陡立，基岩裸露，陡立的岸坡顶部为黄土缓陵地貌，坡面顺直，多成狭长的黄土梁地貌及坡顶浑圆的黄土茆地貌形态，局部发育有黄土冲沟，冲沟宽浅、坡面陡立。桥位位于刘家峡水电站大坝

4、上游约4.6km处，其上游约1km处为祁家黄河渡口，距兰州市75公里。水库东起刘家峡大坝，西至炳灵寺峡口，呈西南-东北走向，南接东乡、临夏县，北连永靖县，湖岸线长55公里，水面最宽处6公里，水域面积达130多平方公里，蓄水量约57亿多立方米，正常水位1735米，海拔2100米。刘家峡下游的兰州市，天然百年一遇洪峰8080m3/s，城市防洪安全泄量6500m3/s。通过龙羊峡施工围堰和刘家峡水库对洪水的调蓄，兰州最大洪峰流量控制到5600m3/s。图1工程地理位置图设计中需考虑景观、排洪、通航的要求，经多方案比选，最终推荐在该

5、处采用主跨为180m劲性骨架钢筋混凝土拱。拱肋高度37.5m，矢跨比为1/4.8。拱中心轴线采用悬链线方程，拱轴系数m=2.8。全桥孔跨布置为2-24简支箱梁+1-180劲性骨架钢筋混凝土拱+2-24m简支箱梁。拱顶框架两端各采用5x14.5m的桥面纵梁，桥面纵梁采用等高度钢筋混凝土连续梁。劲性骨架钢筋混凝土拱是沿拱圈轴线用钢管建成钢桁拱，以钢桁拱作为承力结构，在其上悬挂模板，分环、分段、分层对称、均衡的浇筑拱圈混凝土，最后合龙成拱。骨架采用钢管混凝土结构，自重较小，有利于实现大节段的制作安装，快速拼接成拱后即可作为所有后续

6、拱箱施工的平台，实现了无支架施工大跨径混凝土拱圈。拱圈混凝土浇筑采用分环分段的程序，先浇筑的混凝土达到一定强度后参与骨架联合承力，可以降低骨架的钢材用量与造价。劲性骨架不仅作为施工支架，被混凝土包裹后在拱圈承受后续恒、活载时作为配筋的一部分参与受力，实现了钢材的充分利用。跨径较大时，劲性骨架的弦杆采用钢管混凝土结构，使骨架的刚度和承载力都得到了较大提高。兰合线祁家渡黄河大桥1孔180m劲性骨架钢筋混凝土拱结构，是目前国内单线铁路跨度最大的劲性骨架钢筋混凝土拱结构，设计难度大，该种结构的尺寸拟定、结构构造设计、结构受力分析、钢

7、筋配置等方面具有创新设计性。三、选题理由1、劲性骨架钢筋混凝土拱结构，是目前国内单线铁路跨度最大的劲性骨架钢筋混凝土拱结构，我院尚属首次设计，缺乏设计经验。2、劲性骨架钢筋混凝土拱结构的矢跨比、拱轴系数、立柱纵向间距是拱桥的重要参数，对结构的受力有较大影响。需要对矢跨比、拱轴系数、立柱纵向间距进行专项研究。3、拱圈的结构设计与其施工方法密切相关，施工过程及运营阶段结构的应力应变受施工工艺的影响，而施工技术发展与创新，又推动着拱桥跨径的不断增大，所以，拱桥设计的合理性、可靠性、安全性、经济指标和施工工期在相当程度上受拱圈施工方

8、法的影响，需要对劲性骨架钢筋混凝土拱结构的施工方法进行专项研究。四、设定目标（一）设定目标1、以兰合线劲性骨架钢筋混凝土拱为工程载体，针对劲性骨架钢筋混凝土拱结构的受力特征，确定其合理的结构尺寸，充分体现劲性骨架钢筋混凝土拱结构经济、安全、环保、景观效果好的优点。2、掌握劲性骨架钢筋混凝土