津秦客专跨机场专用线40?m现浇梁施工技术

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摘 要：津秦客专某桥梁上跨既有机场专用线，给新桥的建设加大了难度。虽列车通过频率低，必须搭设门式支架保证车辆限界，及安全防护确保既有线安全。且客运专线桥梁结构高度大，钢筋混凝土量大，支架承载力、稳定性要求高。通过比较分析，施工中应用型钢梁搭设门式支架，并采用型钢梁与碗扣式支架综合应用施工技术，并采用简易卸落、平移拆架等方法，安全、顺利完成施工。本文着重介绍了大跨度桥梁跨越既有线的支架安全施工技术。

关键词：高铁桥梁 跨越 既有线 门式支架 安全检算

中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0102-02

1 工程概况

津秦客专跨京津塘高速公路特大桥24#～25墩间的40 m简支梁，该孔简支箱梁均位于曲线上，曲线半径R=7000 m，上跨既有机场专用线，梁体混凝土强度为C50。简支箱梁长为39.1 m，梁高为3.75 m，横桥向支座中心距4.0 m。梁顶宽12 m，底宽5.15 m。下跨既有线为天津机场专用线，为单线货运铁路，列车通过量1～3对/d，施工时需维持铁路运行。

2 施工方案的选择

为保证施工和铁路行车正常进行，于跨铁路处设一门架。经结合现场情况，进行不同跨度、斜交角度型钢梁受力分析，即解决跨线问题又经济、安全，确定采用以下支架方案：根据机车车辆5.5 m最大限高的要求，跨既有线支墩净跨设计为6 m，其边缘距既有线中心的距离为3.0 m（>2.44 m），门架长30.6 m，净高设计6.0 m（>5.5 m）。门洞采用配筋混凝土基础、钢管立柱、H型钢帽梁、工字钢主梁的方式，梁采用I40b工字钢垂直于专用线轴向架设，上面沿主线方向设置枕木。其结构形式见图1。

3 跨既有线支架安全施工方案

3.1 施工工艺

（1）支架拼装工艺流程：施工准备、施工放线与铁路限界核对、两侧地基处理并设：立柱预埋件、立柱加工及安装、斜杆焊接、底层横梁安装、沙箱卸落设备安装、上层横梁安装、纵梁安装、顶层支架及垫木、模板安装、钢筋混凝土施工、养护、拆侧模内模、第一次张拉、拆除支架、第二次张拉。

（2）支架拆除工艺流程：卸落沙箱、拆除模板、解除型钢梁横向整体联系、吊下第一片梁（最外侧）、其余梁横联向外横移、依次吊下各片梁、拆除上垫梁、下垫梁、沙箱、依次拆除各类拆除立柱、拉撑杆件、各类的杆件要分类放置。

3.2 施工要点

3.2.1 门架基础施工

支墩基础分为两步施作，将原地表换填0.5 m深2.0 m宽3∶7灰土，找平分两次碾压成型。在底层绑扎钢筋。支模后浇筑0.5 m厚C20混凝土。混凝土基础沿专用线方向宽1.2 m，长约40 m。混凝土基础上预埋螺纹钢，用来固定钢管立柱。

3.2.2 支墩施工

门架立柱采用钢管立柱，间距为2 m。顺铁路线方向搭设。立柱上设双层40H型钢作为帽梁，每层2根，两侧帽梁之间设置高30 cm，直径630 mm的沙箱。门架立柱之间增加斜撑和横联。钢管立柱和上垫帽梁焊接。

3.2.3 纵横梁施工

门洞主梁采用40b工字钢，垂直于铁路线搭设，主梁梁长为8 m，间距根据处于梁底位置不同分别为0.4 m、0.6 m不等。上面沿主线方向铺设间距为60 cm的双层方木。主梁工字钢与帽梁焊接。

3.2.4 予拱度设置

由于型钢梁挠度较大，在施工过程中变化复杂的特点，对预拱度进行如下设置，各种跨度的跨中最大预拱度如下表1，主要采用纵梁上设垫木及碗扣钢管支架来调整。搭设碗扣支架前在型钢梁下挂设安全网，防止落物伤及人与车；在纵梁上铺设横向16型钢间距1.0 m，与纵梁上弦杆采用扣件联结牢固，为防止重物落下可在横向槽钢上满铺木板防护，其上铺设垫木及搭设碗扣式支架。利用碗扣式支架上托调整标高便捷的优点，配合弧形钢管、上垫木、竹胶板形成梁底面模板。

施工第一跨时在立模前、立模后、钢筋绑扎完成后、浇筑砼前后及砼浇筑砼过程中设点进行观测，根据实际观测值可适当调整以后各跨的预拱度。预拱度的设置形式设计有要求时按设计设置，设计无要求时，为简化计算可按圆曲线设置，设计方法如下：

①、根据军用梁跨度和确定的跨中预拱度值，求出预拱度的圆曲线半径R

已知梁跨为L，跨中预拱度值为f0

②、根据已求的半径R和跨中预拱度f0求距跨中x处的梁底预拱度fx

以上为按圆曲线设置的计算，亦可按二次抛物线设置预拱度。

3.2.5 支架卸落

待混凝土强度达到设计强度指标，按既定方案预先拆除外侧模、内箱模板，按照50%张拉应力施加预应力，观察锚具夹片稳定，即可按照纵向整体支架的落架次序卸落门架及两侧碗扣支架。门架卸落采取松开沙箱落沙孔方式，使梁体不再承受支撑力。然后一次拆除模板体系、支撑体系。拆除时，在列车行驶间隔时段进行。

4 门式支架安全检算

现浇筑结构混凝土平均荷载g1=20.7×26/12=44.85 KN/m2（“20.7”为截面积）；施工人员、料、模板、具行走运输堆放载荷gr=4.5 KN/m2；倾倒混凝土时产生的冲击荷载和振捣混凝土时产生的荷载均按4 KN/m2考虑。根据规范要求计算模板及支架时，所采用的荷载设计值，应取荷载标准值分别乘以相应的荷载分项系数，然后再进行组合。该段组合后的设计荷载为：44.85×1.2+8.5×1.0=62.3 KN/m2。

4.1 门洞I40B工字钢主梁的应力验算

主梁采用I40b工字钢，间距在梁底40 cm一道，跨径6.6 m

主梁每米上的荷载为：

主梁的支柱中心间距为6.6 m，跨中弯距为M1=q×l2/8=135.68 kN・m

I40B工字钢抗弯截面系数：

①主梁受弯的强度验算：

③主梁受剪应力验算：

④主梁的挠度计算：

主梁设置满足受力的各项要求。

4.2 柱顶40H型钢枕梁应力验算

墩柱顶帽梁采用两根40H型钢枕梁，跨度2 m。受力按实际情况分析。

40H型主梁的荷载：

枕梁跨中弯距为

即每道枕梁的跨中弯矩为

40H型钢抗弯截面系数：

①主梁受弯的强度验算：

故连续结构的两个40H型钢枕梁满足2m间距的抗弯要求。

③两个40H型钢枕梁受剪

故枕梁结构稳定。

④枕梁的挠度计算：

4.3 钢管立柱的验算

拟用钢管柱作为立柱，沿铁路专用线方向间距2 m，柱高为6 m。

门洞宽度沿垂直于铁路专用线的方向为6.6m，即平均每个立柱所承受的荷载为

钢管上型钢重量：60 kN，

每个钢管（直径630 mm，壁厚14 mm）允许承载力：

4.4 钢管立柱稳定验算

钢管立柱的惯性半径：i=0.218 m，面积0.027 m2

则钢管立柱稳定满足要求。

4.5 门洞支墩的地基承载力验算

按最不利荷载考虑，只验算底腹板范围地基承载力，门洞沿门洞法线方向宽6.6 m，有效门洞长12.5 m。视门洞梁在轴线方向为整体，则门洞梁的应力为：F1=62.3×6.6×13.5=5551 kN.每个门洞架的支撑力为F2=F1/2=2775 kN。

门洞支架的沿轴线方向的宽度为1.2 m，支架下混凝土为50 cm厚双层配筋混凝土，基础长度为37 m。则门洞支架混凝土基础下的地基承载力：P=F2/（13.5×1.2）=171 kPa。因此，混凝土基础下地基承载力要求达到170 kP以上，混凝土基础下进行换填，换填后地基要求达到170kpa的要求，由试验室检测为准。

5 结语

该桥在施工中综合利用型钢梁承载大和碗扣支架调整标高便捷的优点，在纵梁上搭设碗扣式钢管支架，解决了桥梁纵坡度大、单纯使用型钢梁标高不易调整的难题，以及避免纵梁横移拆卸工效低又不安全的情况；在型钢和基础混凝土之间设置橡胶垫和木板等阻尼较大的材料，并通过车辆限速等有效措施减小了桥上震动对现浇混凝土的影响；根据军用梁的受力特点制定的分段安装、拆卸方案，对吊车的吊点位置、吊梁片数进行了计算，事实表明，现场的安全性高，使用效率较高。该桥使用过程安全、可靠、优质、得到了世界的好评。

参考文献

[1] 公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ 025-86.

[2] 铁路桥涵施工规范TB10203―2002.