高寒铁路新型模壳桥墩结构设计及其抗裂性能研究
周维祥
(中国铁路设计集团有限公司土建设计研究院，天津 300308）
摘要：为解决高寒地区铁路桥梁建设中桥墩易开裂，传统预制拼装桥墩吊重大且适用高度受限等问题，结合少人化需求提出新型模壳桥墩结构形式，模壳可作为施工模板、耐久性提升功能层并参与服役期间整体受力。采用考虑徐变效应的热力耦合仿真模型以及试验方法分析其施工期间抗裂性能及其影响因素，并提出模壳应力有效控制方法。研究结果表明，单线铁路模壳桥墩宜采用内部设置隔墙的圆端形单柱墩；双线铁路模壳桥墩宜采用矩形双柱墩，满足运输限界的同时可将吊重控制在50t以内并有效降低浇筑应力；通过钢筒试验发现浇筑压力不随混凝土硬化而消散，抗裂分析时应将浇筑应力与水化热应力叠加，同时可在弹性模量时变函数中引入折减系数0.75以考虑早期徐变效应；模壳最大应力主要受水化热引起的内外温差影响，增大模壳壁厚对降低内外温差及模壳应力影响较小；设置保温层或采用低热水泥浇筑控制效果最佳且施工方便；内部设置冷却水管可明显降低应力，但存在用水短缺及后期冻胀问题，推荐采用设置厚度1.5cm保温层或低热水泥方法以满足C60混凝土抗裂要求。研究表明该新型模壳桥墩应用在高寒地区铁路建设可有效控制裂缝。研究结果可为解决高寒铁路桥墩开裂提供途径，有望成为一种高寒恶劣施工环境下铁路桥梁墩台建设新模式。
关键词：高寒地区；铁路桥梁；模壳桥墩；热力耦合分析；抗裂性能；浇筑压力；水化热应力
中图分类号: U24;U443.22 文献标识码: A DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.202603240004