框构桥顶进线路加固施工探讨

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摘要：本文主要阐述了贤文路框构中桥顶进施工组织和线路加固的检算。首先进行社会效益的分析，然后进行顶进施工方案的探讨；接下来对线路防护、加固进行检算，阐明线路控制要点，为类似工程施工提供借鉴。

关键词：框构桥；顶进施工；钢便梁加固

【Abstract】: This article mainly elaborated the Xian wen road frame bridge jacking construction organization and line reinforcement calculation. Firstly,do the analysis of social benefit，And then discussion the jacking construction plan ; the line protection, reinforcement are calculation for the next, elucidate the line control point, For the construction of similar projects for reference.

【Key words】: Frame bridge;Jacking construction; Steel Temporary beam reinforcement

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

贤文路框构中桥是胶济铁路与济南市规划道路及河道交叉工程，为济南市奥体中路重点控制工程，也是济南市疏解南北交通主要干道。因本工程工期紧，施工技术难度大，为了保证全运会正常通车，在济南市政府及相关单位的高度重视下，我单位进一步优化施工方案，合理配置资源，在确保安全的情况下顺利完成本工程。

1 工程概况

本桥为济南市新增规划道路,道路规划宽度60m，道路与既有铁路路斜交，交叉里程K380+630，桥孔跨为(10+16+16+10)m，净高6.5m为四线桥，桥上线路加固3股，加固跨度76米，框架面积2269m²/孔。顶进挖土27014m³，框构顶进行程55m，按左幅、右幅顺序分两次顶进。

2 线路加固

线路加固在桥涵顶进作业中，是保障行车安全的核心，合理的加固方案是确保行车安全的重要保障。本桥采用I100工字钢便梁做纵梁，与H20钢枕组合，H700×300型钢做横抬梁，用C25钢筋砼挖孔桩支点进行线路加固，一次顶进就位。

2.1 线路准备

⑴ 慢行申请行车速度按45Km/h。

⑵ 吊装纵梁申请利用封锁线路要点施工。

⑶ 所有电缆都已探明并做好防护。

⑷ 影响施工的电气化接触网立柱迁移完毕。

2.2便梁支墩挖孔桩及防护桩施工

2.2.1便梁支墩挖孔桩采用直径1.25m钢筋混凝土桩，主筋为32根φ25钢筋，护壁为C25钢筋混凝土，桩长12m，数量48根；桩长2.5m，数量8根。

1) 支点桩检算资料

q=q1+q2

q1：列车活载

q2：D便梁及线路自重

L=7.07m

限速45km/h时：

折减系数a=45÷（2×80－45）=0.39

冲击系数b=1+au=1+0.39×［28÷（40+20）］=1.18

查《铁路桥梁设计基本规范》得L=7.0m时，K0.5=153.1KN/M

则q1=bK0=1.18×153.1=180.7KN/m

q=q1+q2=180.7×7+7×10+4.5×7×2＋3.65×15＋1.85×7×2=1478.55KN

当q作用于四个支点时，每个支点受力

N4=1478.55÷4=369.64KN

采用桩径1.25m、护壁厚0.1m、桩长12m的挖孔桩：

[P]=1/2×3.14×1.25×12×65＋1.23×0.7×180

=1530.8＋154.98

=1685.7＞369.64KN （满足条件）

4.2.1.2防护桩的检算资料

防护桩按刚性悬臂的静定结构，顶部无拉结进行计算。

受力结构图中符号意义如下表示：

Ea――主动土压力合力

EP――被动土压力合力

r――路基填土容重

φ――填料的内摩擦角

Ka―― 主动土压力系数

Kp――被动土压力系数

计算步骤

相关数据计算：

路基填土为，φ取30°,γ取18KN/m3。

根据朗金土压力理论计算各项压力为：

主动土压力系数

Ka=tg2(45°-30°/2)=0.33

被动土压力系数

Kp=tg2(45°+30°/2)=3.00

Ka/Kp=0.11

⑴ 查《铁路路基设计规范》地面荷载P=59.1 KN/m2

开挖深度h=8.7 m

① 桩深计算

h′=（P/γ）：（59.1/18）=3.28m

γ′=γ×(h+h′)/h=18× (8.7+3.28)/8.7=24.78KN/m3

Ea=h×γ×Ka＋P×Ka=8.7×18×0.33＋59.1×0.33=71.18 KN/m2

μ=Ea/(kp-ka)×γ=(71.18)/{(3-0.33)×18}=1.48m

L=h+u=8.7+1.48=10.18m

∑E=（L×h ×γ×Ka ×0.5）＋（P×h× Ka ）

={10.18×8.7×18 ×0.33×0.5}+59.1×8.7×0.33=432.72KN /m

a=(2/3)×h=(2/3)×8.7=5.8m

kr=(kP-ka)×γ′=(3.0-0.33)×24.78=66.16

m=6∑E /(kr×L2)=(6×432.72)/(66.16×10.182)=0.379

n=6∑E ×a/(kr×L3)=(6×432.72×5.8)/(66.16×10.183)=0.216

由m-n值查布氏理论曲线得 ω=0.74

x =ωL=0.74×10.18=7.53m

t=μ+1.2 ×x =1.48+1.2×7.53

=10.52m(深入基坑底最小深度)

混凝土桩长= h＋t=8.7m＋10.52m=19.2m

② 最大弯矩计算

Xm= √2∑E /（ Kp- Ka）γ′

= √(2×432.72)/ (3.0-0.33)×24.78

=3.61 m

Mmax=∑E (L+Xm-a)－{( Kp- Ka）γ′Xm3)/6

=432.72 (10.18+3.61－5.8)-（(3.0-0.33)×24.78×3.61 3}/6

= 2938.65(KN/m)

③ 防护桩截面及配筋计算

按周边均匀配筋计算，灌注桩采用直径φ1250mm，混凝土桩中心间距为1500mm，

单桩受最大弯矩2006.25×1.25=2507.81 KN.m，

R=625 mm A=3.14×6252=1226562.5 mm2

取灌注桩采用C30混凝土，混凝土的轴心抗压强度设计值为：fc=14.3N/mm2，取保护层厚度为aS=50mm，则rS=625-50=575mm；

设钢筋配置为32根φ25mm螺纹，AS=17662.5mm2，

钢筋的抗拉强度设计值为：fy=340N/mm2

⑵ 根据《简明施工计算手册》计算系数

K=（fy ×AS ）/（fc× A）

=340×17662.5/(14.3×1226562.5)=0.342

查表4-18得α=0.288，αt =0.674

M=（2/3）× fc×A ×R（sin 3α∏）/3.14+

fy×AS ×rS×∏（sinα×∏+ sinαt×∏）/3.14

=（2/3）×14.3×1226562.5×625×（sin 30.288×180）/3.14

+340×17662.5×575×（（sin0.288×180+（sin0.674×180））/3.14

=2980.6KN.m＞2938.65KN.m故采用间距1.5m单排，桩长19.2米。

2.2.2为了保证施工时行车安全，挖孔前要点封锁线路采用6.25m长的P43钢轨进行扣轨梁加固。护壁采用每挖40cm下放一节30cm管节，人工挖土，卷扬机吊装，人工弃运。

2.2.3砼采用商品混凝土，利用线路“天窗”点泵送入模，采用插入式振动棒捣固。

2.3 便梁安装

2.3.1纵梁采用I100型工便梁，用纵向联接板将工便梁联接起来组成56m长便梁。接头联接板采用等强度联结。

1) 附Ⅰ100型工便梁检算

I100型工便梁惯性矩Ⅰm=735660cm4

线路活荷载：(以影响线计算得出)；

检算一片梁时，此片梁所承担的荷载应为

静荷载：结构自重、线路、设备

根据便梁支点平面图，支点间最大间距为850cm

此时梁的最大受力跨度Lmax=8.5m

跨中最大弯矩

冲击系数

冲击荷载

自重荷载

⑴ 应力

⑵ 挠度计算

图2.3.1－1剪力示意图

⑶ 支座剪力

面积矩

⑷ 换算应力检算

检算截面取腹板与上下翼缘交接处

正应力

剪应力

⑸ 整体稳定性计算

构件受压翼缘计算长度 (弯矩为零之间距离)

截面面积

惯性矩

回转半径

构件长细比

查表Ф2=0.88

⑹ 局部稳定(加劲肋的设置)

① 加劲肋的布置

腹板的高厚比

可只布置竖间加劲肋，其间距按公式 ，且不应大于竖向加劲肋的最大间距。

取2m

② 加劲肋尺寸

仅用竖向加劲肋加强腹板，应成对设置。

竖向加劲肋伸出肢的宽度：

实际160mm

竖向加劲肋的厚度: δ> 实际取14mm。

③ 支座处竖向加劲肋下端的承压检算

⑺ 梁截面积 A=360×36×2+928×20=44480mm2

螺栓孔截面A1=3.14×122=452.16mm2，2A1=904.32mm2

故梁下翼缘因联接螺栓截面剥弱可忽略不计。

梁实际情况按连续梁工作，故梁的强度、刚度、稳定性、安全性更大。

2) 曲线地段线路加固限界设置图及加宽计算

⑴ 曲线上接近限界加宽计算式

①曲线内侧加宽:

, , ,

带入公式

②曲线外侧加宽：

带入公式

所以内侧限界为1875+92=1967mm

外侧限界为1875+44=1919mm

⑵ 曲线弓形高按56m梁长度计算：

带入公式

两侧线路加宽84.5mm

每侧应加宽42.3mm

这样内侧限界为1967+42.3=2009.3mm

外侧限界为1919+42.3=1961.3mm

图2.3.1-2便梁示意图

外侧2010〉1961.3满足要求

内侧2010〉2009.3满足要求

2.3.2便梁架设采用要点封锁线路，人工利用千斤顶和滑车进行安装。

2.4钢枕安装

在每空砼枕间穿入H20钢枕，钢枕L=4.94m，穿钢枕时要按工务“隔六穿一”的原则，其两端采用高强螺栓与纵梁联结拧紧。为保证轨道电路不联电，钢枕下垫设橡胶垫片。

附H20钢枕检算

图2.4钢枕示意图

现行机车最大轴重P=220KN，

列车限速45Km/h

机车轮轴间距1.5m

横梁间距568mm

每根横梁折算受力

梁自重0.68KN/m

横梁按简支梁计算，横梁采用H20钢枕Im=6016cm4

冲击系数

冲击荷载

自重荷载

应力:

满足要求

挠度：

满足要求

2.5横抬梁

专用线、货左线、货右线采用H700×300型钢横抬梁，L=24m，横抬梁采用等强联接。将横抬梁从A排桩穿至E排桩，横梁联接点放置在支点桩上。顶进范围内牵出线已封锁，因此牵出线不需加固，直接顶进施工。

附横抬梁检算

根据线路加固平面布置，货线支撑墩最大间距7.07米，因此，纵梁最大受力长度按7.07米计算。

列车活荷载

线路静荷载

如线路加固平面图，在支撑墩上采用H700×300型钢横抬梁H700型钢

检算如下:

当第一排桩未被破坏时，纵梁受力后最终传给A排支撑桩，

故横抬梁不须检算。

当第一排桩被破坏时，这时横梁受力情况如图：

图2.5-1横梁受力示意图

此时

1) 强度计算:

⑴ 冲击系数:

⑵ 冲击荷载:

⑶ 静荷载：

应力:满足要求

2)挠度计算满足要求

当B排桩被破坏时，这时横梁一侧搭在框架上，另一侧在C排桩上，如图:

图2.5-2横梁受力示意图

这时H700横抬梁受力情况如同上,不需检算。

当C排桩被破坏时，这时线路已全部落到框架上，不需检算。

2.6路基注浆

为加强路基整体性能，采用注浆补强。钻孔纵向间距均为2.0 m ，按梅花形布置，钻孔直径采用100mm。

2.7线路控制

2.7.1轨距控制：因砼枕不抽换，其轨距一靠砼枕来控制，二靠钢枕上的钢轨扣件，确保轨距符合《工规》要求。

2.7.2线路的横向控制：每隔2m将钢枕和钢轨采用绝缘扣板联结，使线路固定在工便梁之间，不致发生横向移动。

2.7.3线路的横向控制：因横抬梁顶面是平面，为防止线路发生横向位移，利用特制的轨距拉杆，一端紧固在钢轨上，另一端紧固在纵梁上，平均每2米1个，左右对称布置。

3结束语

贤文路框构中桥通过6个月的建设，参建员工日夜奋战，不畏艰辛、克服重重困难，提前完成了济南市奥体中路重点控制工程建设，确保十一届全运会前顺利通车。同时在施工过程中，确保了胶济客运专线正常运输，受到济南市、济南局、胶济客专建指、监理单位的一致好评。

参考文献

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[4] 尹继明，肖鹏，吕凡任.便梁加固宁芜铁路线箱桥顶进施工技术[期刊论文]-路基工程2008（2）.

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