２０１１年第１７期 科技目向导 ◇科技论坛◇ 铁路圆端型桥墩有拉杆复合模板受力设计 陈罗生 ｆ沪昆铁路客运专线浙江有限责任公司工程管理部浙江杭州３１００００） 【摘要】通过铁路圆端型桥墩带拉杆复合模板的受力设计实例，介绍该种模板的构造、理论计算方法及其特点。拉杆是连结内外两组模 板的主要连接件，其作用是保持内外模板的间距，抵抗模板两侧的混凝土侧压力和其他荷重，确保模板有足够的刚度和强度。 【关键词】铁路圆端形桥墩；有拉杆复合模扳；受力设计 １．桥墩模板介绍 ＝５ｘ８７．６ｘＯ．３５４ｘ１０５／３８４ｘ２１０ｘ２．７＝３ｍｍ 钢材为Ｑ２３５型材。面板采用６毫米钢板，竖肋采用１２＃槽钢，平 ３．２竖肋强度和刚度（１２＃槽钢） 板部分背肋（外加强箍）采用２根２０＃槽钢，弧段背肋采用单根２０＃ 竖肋按简支梁跨计算，计算跨度取单节模板最大高度ｂ＝１．５米， 槽钢。模板联结螺栓采用普通联结螺栓，强度等级为４．８级（对拉杆为 ａ＝Ｏ．３５米，计算图示如下： ８．８级高强度螺栓），型号为Ｍ２０。法兰采用１２＃扁钢。对拉螺杆为＋２８ 高强度螺纹钢筋，间距为１ １７５ｒａｍ。 ２．计算工况 混凝土浇注单次最高８米 浇注速度不大于３ｍ／ｈ，即每小时浇注 ７Ｏ立方混凝土．混凝土入模温度不超过３Ｏ度，混凝土振捣采用内部 振捣。 ３。安全验算 新浇注混凝土最大侧压力按以下两式进行计算。取最小值： Ｆ＝０．２２ｙ ｔ １ Ｖ‘ （３—１） Ｆ－－－ｙｏｌｔ （３—＿２） 船 式中Ｆ—新浇混凝土对模板的最大侧压力（ＫＮ，ｍ‘）： —混凝土的重力密度（ＫＮ／ｍ￣）； —新浇混凝土的初凝时间（ｈ），可按实测确定。当缺乏试验资料 Ｚ ２ 时．可采用ｆ＝２０ｏ，（ｎ１５）计算； Ｍ＝ＦａＬ／８＝５８．４ｘＯ．３５ｘ１．５／８＝５．７ＫＮ・ｍ 凝土的温度（ｏ）； 剪力Ｖ：Ｆａｂ／２＝５８．４ｘＯ．３５ｘ１．５＝３０．７ＫＮ ｖ—混凝土的浇灌速度（ｒｒ以）； 弯应力￣＝ＭＩＷ２＝５７０／６．２＝９１．９Ｍｐａ＜２１５Ｍｐａ Ｈ—混凝土的侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度 剪应力ｒ＝ 一ｓ ／ｂｌ＝３０．７ｘ５５／５．５ｘ３．９ （ｍ）； ＝７８．７Ｍｐａ＜１２５Ｍｐａ ／３．—外加剂影响修正系数，不掺加外加剂时取１．Ｏ；具有缓凝作业 的外加剂时取１．２： 挠度 ５ ／３８４ＥＩ 缓凝剂塌落度修正系数，当塌落度小于３０ｍｍ时，取０．８５； ：５ｘ５８．４×３５．×１．５ ／３８４×２１０ｘ３．９ —＝１ ６ｍｍ ５０￣９０ｍｍ时，取１．０；１１０—１５０ｍｍ时，取１．１５。 混凝土侧压力的有效压头高度ｈ（ｍ）按下式计算： ３．３加强箍强度和刚度（２ｏ＃槽钢） 平板部分加强箍主要受弯，荷载计算跨度为１．２米，计算高度 旦 （３—３） ０．７５米，受竖肋传来的集中力作用，集中力大小为３０．７ＫＮ，即竖肋最 取现场最不利工况。混凝土浇注单次最高８米，浇注速度不大于 大剪力值。 ３ｍ／ｈ，即每小时浇注７Ｏ立方混凝土，混凝土人模温度不．过３０度，混 凝土振捣采用内部振捣 则第一式 ２ 外咖强 Ｆ＝０．２２ｘ２５ｘ［２００／（３０＋１５）ｘ１．２ｘ１．１５ｘ３ｉ￣＝５８．４ＫＮ／ｍ ． 第二式Ｆ＝２５ｘ８＝２００ＫＮＩｍ＂ 一一Ｊ 。 。 。 ｅ｝。 。 Ｅ。 ｒ一 竖肋 故混凝土有效压头高度＾＝ ：２－３ｍ。 ］ 对拉秆 对拉杆 ３．１面板强度（６毫米钢板） 取单位区格面板作为研究对象．区格面积为Ｏ．３５ｘ１５ｍ‘。取１．５米 宽的面板测线荷载集度Ｑ＝５８．４ｘ１．５＝８７．６ＫＮ／ｍ。该区格内的面板可看 Ｍ＝Ｆ ｑ６ ／Ｌ 成简支在竖肋上的板，跨度为０．３５米。 ＝３０．７ｘ（０．０７５ｘ１．１２５＋０．４２５ｘ０．０７５）ｘ２／Ｌ２ 弯矩Ｍ＝ＱＬ。／ｓ＝８７６ｘＯ．＝２１．２ＫＮ・ｍ ．３５ ／８＝１．３４ＫＮ．ｍ 剪力Ｖ＝ＱＬＩ２＝８７．６￣０．３５／２＝１５，３３ＫＮ 其中：Ｆ—竖肋最大剪力值 弯应力０＂＝２４．８Ｍｐａ＜２１５Ｍｐａ 圆端加强箍主要受拉，最大拉力发生在圆端连接板处。 剪应力Ｔ：ＶＳＩｂｌ＝１５，３ｘ１．３５／１．５ｘ２．７ Ｆ＝ｑＭ２ｎ＝１．５ｘ８．６ｘ５８．４／（２ｘ２）＝１８８．３ＫＮ ：５．１坳ａ＜１２５Ｍｐａ 其中：ｑ为混凝土侧压力，Ａ为单节模板正投影面积，ｎ为单节模 挠度ｆ＝－ｓｑｃ ／３８４ＥＩ 板加强箍数量。 （下转第２２６页） 作者介绍：陈罗生（１９７３～），男，汉族，毕业于西南交通大学（铁道工程）专业，助理工程师，从事铁路工程技术管理工作十六牟。 ２０１１年第ｌ７期 科技嚣向导 ◇科技论坛◇ 零序冲击电流Ⅱ段整定冲击电流与相邻线路的零序过流保护后 ｂ、按与相邻保护配合整定。当保护用低压变压器低压侧具有出线 备段配合．即 保护时．应与其配合，即 ＝Ｋ】 Ｉｍｃｒ，＝ＫＣｏＩｏＺ－Ｌ 式中，Ｋ为可靠系数，取１．１： 式中：Ｋ为可靠系数，取１．２～１．５； Ｉ 为保护用低压变压器低压出线冲击电流保护定值，应取各出 Ｃ。为零序冲击电流分配系数，等于流过本保护的零序冲击电流与 流过线路零序冲击电流之比： 线中的最大值。 Ｉ 为与之配合的相邻线路零序冲击电流保护后备段的定值。 ３．１．２时间定值 ａ、单侧电源保护用低压变压器 零序Ⅱ段保护设两个时限ｔ３和ｔ４．ｔ３＝ｔ．￣＋Ａｔ，其中ｔ哪为相邻线 动作时间ｔ应与负荷侧出线保护动作时间ｂ相配合，即ｔ＝ｈ＋Ａｔ； 路零序冲击电流保护后备段的最大动作时限．ｔ３动作于母线解列或跳 分段断路器：ｔ４＝ｔ３＋Ａｔ跳开保护用低压变压器高压侧断路器。 ｂ、多侧电源保护用低压变压器 各侧的后备保护动作时间与各侧出线动作时间相配合．动作后跳 ３．２＿３间隙零序冲击电流保护 三侧短路器的保护段的动作时间应能与各侧的保护动作时间相配合。 电网内发生一点接地故障．若保护用低压变压器零序后备保护动 作，则首先切除其他中性点直接接地运行的保护用低压变压器。倘若 ３．１．３复合电压定值 ａ、低电压定值 故障点仍然存在，保护用低压变压器中性点电位升高，放电间隙击穿， 当低电压元件取之于保护用低压变压器低压侧电压互感器时，应 间隙零序冲击电流保护动作，经短延时（０￣０．１ｓ）将母联解列，经稍长 躲过正常运行时可能出现的最低电压，一般取０．６～０．８Ｕ。 延时（０．３～０．５ｓ）切除不接地运行的保护用低压变压器。 当低电压元件取之于保护用低压变压器高压侧电压互感器时，一 间隙零序冲击电流保护一次动作值通常取ＩＯＯＡ ３．２．４零序电压保护 般取Ｏ．７ｕ 。 对发电厂的升压保护用低压变压器．当低电压元件取发电机侧电 零序电压保护定值应躲过电网存在中性点情况下单相接地时开 压互感器时．应躲过发电机失磁运行的最低电压．一般取０．５ ０．６Ｕ。。 １２１三角侧的最大零序电压．一般取１８０Ｖ。 ｂ、负序电压定值 ３．３过负荷 负序电压定值的整定按躲过正常运行时的最大不平衡电压整定． 由于过负荷保护（发信号）为预报性质的。可按正常运行情况下允 许过负荷倍数１．２５、动作时间２５ｍｉｎ考虑，一般过负荷动作时间取９ 般负序电压取Ｏ．Ｏ６～０．０８Ｕ。。 １０ｓ．足以躲过保护用低压变压器保护最长动作时间。 ３．２保护用低压变压器的零序保护 当保护用低压变压器中性点不接地运行时．采用零序过电压元件 ４．结论 和间隙零序冲击电流来构成保护用低压变压器的零序保护。 测量保护方面的研究在我国起步较晚，但进步却很快。由于测量 ３．２．１零序冲击电流Ｉ段定值 不断进行自检．通常只要接通电源后没有报警．就可确认仪器是完好 零序冲击电流Ｉ段整定冲击电流与相邻线路的零序过流保护Ｉ 的。所以对测量仪器几乎不用调试．然而基本的保护方式和定值不变。 段配合．即 以上就是在实际工作中测量保护仪器中保护用低压变压器保护和定 一Ｉ毗 ＫＣ０ＩＤＩＬ 式中，Ｋ为可靠系数。取１．１； ｃ。为零序冲击电流分配系数。等于流过本保护的零序冲击电流与 【参考文献】 流过线路零序冲击电流之比： ［１］电气仪器安装工程施工及验收规范合编．北京：中国计划出版社，１９９９：２２８— Ｉ仉 为与之配合的相邻线路零序冲击电流保护的定值。 ２３４． 零序Ｉ段保护设两个时限ｔｌ和ｔ２．ｔｌ与相邻零序冲击电流保护 ［２］许建安＿电力系统测量继电保护．水利电力出版社，２００１：１２１—１３４． Ｉ段配合。取ｔｌ＝０．５—１ｓ，动作于母线解列或跳分段断路器，以缩小故 ［３］方大千主编．实用继电保护技术．人民邮电出版社．２００３：１５３—１９６． 障影响范围：ｔ２＝ｔｌ＋△ｔ跳开保护用低压变压器高压侧断路器。 ３．２．２零序冲击电流Ⅱ段定值 ［４］素芯主编．继电保护．国电力出版社，１９９８：３０９—３５０． 值的方法。Ｉ 【上接第２２８页）弯应力ｏｒ＝Ｍ／ ＝２１２／３．９＝５４．４Ｍｐａ＜２１５Ｍｐａ 拉应力６＝Ｆ，Ａ＝１８８．３／３．３＝５７．１ Ｍｐａ＜１２５Ｍｐａ －－ｒ＝ ＆ ｚ眦 ／ｂ１．＝２３５０ｘ４．５／１２５ｘ１．８ －４７ Ｍｐａ＜２１５Ｍｐａ ３．４联结螺栓强度ｆ４．８级Ｍ２０１ 螺栓最大拉力发生在圆端竖向法兰联结处．每节法兰共有８个螺 栓．故单个螺栓最大拉力 Ｆ＝ｑＭ２ｎ＝１．５ｘ８．６ｘ５８．４／（２ｘＳ）＝４７ＫＮ ３．６对拉螺杆强度与刚度 ２８高强度螺纹钢８．８级） 其中：ｑ为模板侧压力，Ａ为单节模板正投影面积，ｎ为单侧法兰螺 栓数量Ｏ 拉应力：８＝Ｆ／Ａ＝４７０／３．１＝１５１．６Ｍｐａ＜３２０ＭＰＡ ３．５联结法兰强度ｆ１２＃便钢１ 法兰验算其抗剪性，受力图示如下： 拉力Ｆ＝３０．７ｘ４＝１２２．８ＫＮ 其中３Ｏ．７为竖肋最大剪力值 拉应力：￥＝Ｆ／Ａ＝１２２８／６．１５＝１９９．７ＭＰａ＜ Ｐ日 ４．结论 根据以上计算．在规定的浇注条件范围内．模板各构件强度和刚 度均满足使用要求，且至少有１．６倍以上的安全储备。 【参考文献】 Ｖ：Ｆ，２＝２３．５ＫＮ 其中：Ｆ一螺栓所受拉力 ［１］杨文渊．实用土木工程手册【Ｍ］．北京：人民交通出版社，１９９４． ［２］ＴＢ１０２１０－－２００１，铁路混凝土与砌体工程施工规范［５ｌ ［３］徐伟，等编．施工结构计算与设计手册北京：中国建筑工业出版社，１９９９，１１
