如何設(shè)計(jì)頂進(jìn)式下穿鐵路框架橋

梁彥強(qiáng)

（蘭州市軌道交通有限公司，甘肅 蘭州 730000）

概述

很多鐵路線雖然已經(jīng)開(kāi)始營(yíng)運(yùn)，但是很多地方因?yàn)榉N種原因必須建設(shè)新的橋涵。為了使得線路的運(yùn)營(yíng)不受到施工的影響，當(dāng)前所使用的方式中最常見(jiàn)的便是限速行車(chē)直接頂進(jìn)的方式，即我們?nèi)粘Ｖ兴f(shuō)的頂入法。該種方式在施工中具有其獨(dú)有的特點(diǎn)，主要是保證了鐵路的安全運(yùn)行，通過(guò)在路基一側(cè)的預(yù)制箱型框架或者預(yù)制圓管，通過(guò)油壓千斤頂借助事先準(zhǔn)備好的支撐，直接頂入路基中，完成鐵路橋涵建設(shè)。該種方式即頂入法，是當(dāng)前鐵路施工建設(shè)中最常用的方式，被應(yīng)用在很多國(guó)內(nèi)大型立交橋的建設(shè)中，并取得了相應(yīng)的成果，得到了業(yè)內(nèi)的一致肯定，文章便主要針對(duì)下穿鐵路框架橋梁的主要涉及過(guò)程展開(kāi)了討論。

1 設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)原則

首先在進(jìn)行施工前要將框架橋所涉及的范圍進(jìn)行清理，并對(duì)施工范圍內(nèi)的環(huán)境予以了解，包括地面設(shè)施以及地下設(shè)施，例如施工區(qū)域管線的種類(lèi)以及位置規(guī)格，并調(diào)查清楚管線的所屬單位，并對(duì)管線的臨時(shí)處置協(xié)議以及處理方案予以清晰。

其次為了方便施工后的翼墻的建設(shè)以及行車(chē)安全，應(yīng)當(dāng)對(duì)框架橋的規(guī)格進(jìn)行仔細(xì)考量，分別對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及橋高和過(guò)橋管線等內(nèi)容進(jìn)行確定，此外，人行道以及刃角和圍墻也是需要進(jìn)行考慮的因素。

再者，該種方式建立的橋梁，應(yīng)當(dāng)確保其前段的穩(wěn)定性和安全性，設(shè)置相應(yīng)的鋼筋混凝土刃角的方式能夠得以實(shí)現(xiàn)。并且還要以挖土過(guò)程中邊坡的穩(wěn)定做為基礎(chǔ)，確定伸臂的長(zhǎng)度，以保證結(jié)構(gòu)能夠承受住施工以及行車(chē)所產(chǎn)生的荷載。

第四，該種方式建立的立交橋在施工后應(yīng)當(dāng)在其結(jié)構(gòu)后部進(jìn)行尾墻的設(shè)置，從而使得其結(jié)構(gòu)能夠保持平衡穩(wěn)定，標(biāo)語(yǔ)翼墻施工。而施工中以及施工后所受到的荷載嘴和便是伸臂程度確定的基礎(chǔ)。另外，框架橋變強(qiáng)所受到的附加彎矩也是影響伸臂強(qiáng)度的基礎(chǔ)。

第五，若框架橋的穿越為多線結(jié)構(gòu)，那么應(yīng)當(dāng)在充分考慮地基承載、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及溫度應(yīng)力和截面特性等因素后確定分解長(zhǎng)度，通過(guò)這種綜合確定法，確定單孔節(jié)長(zhǎng)大致為15m左右，而雙孔節(jié)長(zhǎng)一般為18m左右，節(jié)縫一般設(shè)置在線間。

最后，當(dāng)已經(jīng)存在一個(gè)框架橋，頂進(jìn)操作是同類(lèi)立交橋，那么就需要在兩橋之間預(yù)留充分的空間用以預(yù)防出現(xiàn)頂進(jìn)偏差，在此基礎(chǔ)上盡量的另兩座橋的邊墻距離縮短到1米左右。另外，框架橋的同線路軌道之間的高差需要根據(jù)加固材料以及道路等級(jí)等因素進(jìn)行確定，一般約0.85m。

2 工程實(shí)例

以某工程為實(shí)例進(jìn)行分析，首先對(duì)工程所使用的結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定，繼而展開(kāi)以下步驟：

2.1 結(jié)構(gòu)圖的計(jì)算與繪制

在結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)與計(jì)算中通常會(huì)使用到CAD軟件，但是該軟件系統(tǒng)適用于正交框架橋的設(shè)計(jì)，但是文章中所討論的框架橋結(jié)構(gòu)為斜交式，為了保證能夠得到準(zhǔn)確無(wú)誤的計(jì)算結(jié)果，應(yīng)當(dāng)首先采用框架橋有限元結(jié)構(gòu)分析軟件對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析，得出相應(yīng)的截面鋼筋面積，對(duì)控制截面結(jié)構(gòu)予以確認(rèn)，繼而將結(jié)果輸入到CAD系統(tǒng)中進(jìn)行計(jì)算繪制，得出主體鋼筋圖，并依照該圖紙進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)的布置，同時(shí)確定結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，例如尾墻補(bǔ)齊鋼筋以及刃角鋼筋以及人行道懸臂和刃角懸臂鋼筋的確定等。在完成結(jié)構(gòu)圖紙的繪制后便需要對(duì)相關(guān)的防護(hù)設(shè)置進(jìn)行布置，在防護(hù)樁的設(shè)置中應(yīng)當(dāng)保證其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定并方便拆除。

2.3 工作坑設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題

工作坑的設(shè)計(jì)主要包括工作坑后背的計(jì)算,滑板、錨梁和導(dǎo)向墩的設(shè)置。工作坑滑板是作為預(yù)制框架橋時(shí)的施工墊層及頂進(jìn)啟動(dòng)時(shí)與基底土壤的隔離層。滑板可使框架橋結(jié)構(gòu)物在澆灌混凝土的過(guò)程中不致產(chǎn)生不均勻的沉降,并能防止框架橋結(jié)構(gòu)與其結(jié)構(gòu)底面以下土壤的黏結(jié)影響頂進(jìn)啟動(dòng),此外滑板還對(duì)框架橋沿著一定的水平面頂進(jìn)起導(dǎo)向作用。工作坑后背是提供頂入式框架橋所需最大頂力的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)物。目前,普遍采用的后背形式是工字鋼樁或槽鋼樁加鋼筋混凝土后背梁,該框架橋采用I40b工字鋼樁加鋼筋混凝土后背。

2.4 如何有效加固線路

為不中斷鐵路運(yùn)營(yíng),框架橋頂進(jìn)前需對(duì)鐵路線路進(jìn)行加固。線路加固橫梁采用I40b工字鋼,每隔一根木枕穿一根橫梁,橫梁間距09m。加固縱梁采用I45b工字鋼,雙根一束布置,位于線路兩側(cè)21m處,置于橫梁上,用U形螺栓與橫梁連接。

2.5 加強(qiáng)降水措施

由于框架橋處地下水位較高,施工前需進(jìn)行施工降水。地層中有細(xì)砂層,滲透系數(shù)大,因此采用管井法降水。鐵路路基降水與工作坑降水分別進(jìn)行,先進(jìn)行工作坑降水,框架橋頂進(jìn)前再進(jìn)行路基降水,以減少降水對(duì)鐵路路基的影響。

2.6 輔助工程施工

框架橋附屬結(jié)構(gòu)及輔助工程主要有:出入口擋土墻、三角頂塊、欄桿、電纜槽、擋水矮墻、鋼刃角、防撞角鋼、限高架、檢查臺(tái)階等。這些附屬結(jié)構(gòu)及輔助工程可以根據(jù)框架橋的具體情況選擇設(shè)置。

結(jié)語(yǔ)

下穿框架橋作為當(dāng)下使用最多的橋梁施工建設(shè)技術(shù)之一，對(duì)我國(guó)的交通建設(shè)影響甚為深遠(yuǎn)，而對(duì)于該類(lèi)橋梁的建設(shè)，其質(zhì)量的主要影響因素便在于其設(shè)計(jì)之上。通過(guò)上述的分析論述，可以看出在進(jìn)行該類(lèi)橋梁的設(shè)計(jì)中必須保證以下幾方面內(nèi)容，首先需要綜合考慮橋梁的混色機(jī)，對(duì)施工中所涉及的各種因素進(jìn)行全面的分析，避免對(duì)行車(chē)以及行人活動(dòng)的影響；其次，還需要注意，在設(shè)計(jì)中同現(xiàn)澆框架中鋼筋的使用相比，該種橋所使用的鋼筋量要更大，從而避免病害的發(fā)生。在這，需要綜合了解施工區(qū)域的地質(zhì)水文狀況，從而保證橋梁基礎(chǔ)穩(wěn)定，確保施工可以順利進(jìn)行，并且，在頂進(jìn)的過(guò)程中，需要保證行車(chē)的安全，因此架空設(shè)備的設(shè)定需要保證列車(chē)可以以45km/h的速度行進(jìn)通過(guò)。最后，必須保證工作坑的后背設(shè)計(jì)能夠滿足頂力要求，防止由于后背事故所造成的工期延誤，并按照合理的構(gòu)造以及施工要求進(jìn)行附屬工程施工，以保證橋梁在使用過(guò)程中可以保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定以及外表的完善。

[1]孫麗男.下穿鐵路頂進(jìn)式框架橋設(shè)計(jì)[J].山西建筑，2011（05）.

[2]陳文珍.D型便梁加固在羊子嶺隧道進(jìn)口段下穿既有鐵路施工中的應(yīng)用[J].隧道建設(shè)，2009（03）.

[3]韓大建，馬文田.斜拉橋邊跨的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[A].中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程學(xué)會(huì)一九九九年橋梁學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C].1999.