大跨度跨鐵路現(xiàn)澆箱梁支架方案研究與設(shè)計(jì)

蔣禮

【摘要】本文從寶田路跨湘桂鐵路現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工支架的研究和設(shè)計(jì)出發(fā)，闡述了跨鐵路施工支架設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和要點(diǎn)，通過該項(xiàng)目支架設(shè)計(jì)全過程展示，可為后續(xù)同類型橋梁施工提供了參考。

【關(guān)鍵詞】大跨度;跨鐵路;現(xiàn)澆箱梁;支架;研究

1、工程概況

東安縣寶田路建設(shè)項(xiàng)目位于永州市東安縣縣城，線路需跨越湘桂鐵路東安站道岔區(qū)，跨越湘桂鐵路部分采用40m+45m+40m等截面單箱四室連續(xù)梁橋?？玷F路連續(xù)梁橋中的東邊跨即5#～6#墩跨需同時(shí)跨越湘桂鐵路東安站第2道、3道、4道、8道四條運(yùn)營(yíng)線路以及1道、9道兩條預(yù)留線（預(yù)留線暫未開通），本文將以5#～6#墩之間連續(xù)梁現(xiàn)澆支架為背景講述大跨度跨鐵路施工支架研究與設(shè)計(jì)。

2、支架設(shè)計(jì)的難點(diǎn)

（1）跨越線路多。5#～6#墩之間跨度40m，需跨越運(yùn)營(yíng)線路4條、預(yù)留線路2條。

（2）場(chǎng)地狹窄?，F(xiàn)場(chǎng)可利用的施工場(chǎng)地僅有鐵路道岔區(qū)域一個(gè)五百平方左右的空地可用做施工場(chǎng)地。

（3）場(chǎng)地條件復(fù)雜。鐵路運(yùn)營(yíng)線路兩側(cè)存在有信號(hào)機(jī)10臺(tái)、扳軌機(jī)5臺(tái)，沿線路兩側(cè)布置有電力電纜、通信電纜、軍用光纜等管線以及一道排水溝，場(chǎng)地條件極其復(fù)雜。

（4）鐵路行車限界要求嚴(yán)格。鐵路行車具有嚴(yán)格的建筑限界要求，特別是湘桂鐵路目前主要承擔(dān)貨物運(yùn)輸，特種車輛較多，要求更加嚴(yán)格。

3、支架設(shè)計(jì)

3.1 支架基本參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1.1 支架最小跨度參數(shù)計(jì)算

根據(jù)鐵路建筑限界要求，鐵路基本建筑限界邊線距離鐵路中心線為2.44m，為保證施工期間行車安全，確保支架不侵限，同時(shí)保證施工期間特殊車輛（如軍列）通行，施工支架基礎(chǔ)與鐵路建筑限界邊線預(yù)留1m～1.5m的安全儲(chǔ)備。支架跨度選擇時(shí)以最外側(cè)的2道、8道鐵路中心線，向外至少擴(kuò)3.44m作為支架最小跨度控制線。按照上述思路現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量支架最小跨度為20.6m，最大跨度為21m。

3.1.2 支架容許建筑高度計(jì)算

湘桂鐵路為非電氣化鐵路，且以貨運(yùn)為主，日常通行的車輛主要為貨車，且常有特殊車輛通行，為保證施工期間行車安全，支架下凈空高度按照電力機(jī)車建筑限界予以考慮，即支架最低點(diǎn)距離軌頂面高度不小于6.2m。

根據(jù)鐵路建筑限界要求，支架設(shè)計(jì)區(qū)域的橋面最小標(biāo)高為、軌頂標(biāo)高、粱體高度、模板系統(tǒng)高度等則可以計(jì)算出支架容許建筑高度為2.85m。

3.2 支架設(shè)計(jì)

3.2.1 支架形式選擇

因支架需要跨越鐵路，滿堂支架無法滿足大跨度要求，根據(jù)公司既有的資源情況，鋼管樁+型鋼分配梁+貝雷梁主梁的支架形式是最能滿足現(xiàn)場(chǎng)需求的支架形式。

3.2.2 支架設(shè)計(jì)

3.2.2.1 支架跨徑設(shè)計(jì)

施工中貝雷梁支架常用的跨徑一般為12m～15m，跨徑越大支架受力越不利、跨中撓度也越大、經(jīng)濟(jì)性越差，但因本項(xiàng)目需跨越湘桂鐵路線，只能依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件在滿足鐵路建筑限界要求的情況下盡可能減小跨徑，因此支架最小跨徑設(shè)計(jì)為20.6m，最大跨徑設(shè)計(jì)為21m。支架計(jì)算跨徑取21m。

3.2.2.2 支架主梁設(shè)計(jì)

現(xiàn)澆支架采用的貝雷梁為標(biāo)準(zhǔn)尺寸的貝雷梁，其尺寸為3m×1.5m。貝雷梁層數(shù)通常有單層、雙層和三層等布置形式，根據(jù)支架容許建筑高度計(jì)算，可知雙層、三層布置形式均無法滿足要求，只能采用單層貝雷梁結(jié)構(gòu)。單層貝雷梁結(jié)構(gòu)有可以根據(jù)設(shè)不設(shè)加強(qiáng)弦桿分為加強(qiáng)型和普通型?？紤]到支架計(jì)算跨徑達(dá)21m，普通型貝雷梁結(jié)構(gòu)無法滿足受力要求，本次設(shè)計(jì)的支架采用單層加強(qiáng)型貝雷梁作為主梁。

3.2.2.3 分配梁設(shè)計(jì)

立柱頂?shù)闹Ъ芊峙淞翰捎?根工40B型工字鋼組合而成，工字鋼采用鋼板焊接成整體。

3.2.2.4 立柱設(shè)計(jì)

公司自有一批φ610×20mm螺旋鋼管可周轉(zhuǎn)使用作為支架立柱，以節(jié)約項(xiàng)目成本。

3.2.2.5 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

由于鐵路沿線存在有大量鐵路控制設(shè)備、電力管線、信號(hào)管線等，鐵路部門禁止開挖。因此只能在原地面進(jìn)行清表和壓實(shí)后，在其上澆筑鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)采用C25混凝土澆筑，配筋為雙層雙向的φ16螺紋鋼筋。條形基礎(chǔ)尺寸為1.2m×1m×27m。

3.2.2.6 支架布置形式

本工程連續(xù)梁采用單箱四室等截面連續(xù)箱梁。根據(jù)箱梁結(jié)構(gòu)邊腹板和中腹板下布置7排單層加強(qiáng)型貝雷梁，貝雷梁排距22.5cm。箱室位置布置三排單層加強(qiáng)型貝雷梁，貝雷梁排距45cm。翼板下布置4排單層普通型貝雷梁，間距90cm。支架布置形式如下圖所示：

3.2.3 支架計(jì)算

3.2.3.1 計(jì)算參數(shù)取值

（1）Q235鋼材抗拉、抗壓強(qiáng)度允許值：[б]=215MPa;抗彎強(qiáng)度允許值：? [бw]=145MPa;抗剪強(qiáng)度允許值：[τ]=85MPa;（2）工40b型工字鋼參數(shù)：I=22780cm4、W=1140cm3、A=94.1cm2;（3）單層加強(qiáng)型貝雷梁參數(shù)：W=7699cm3、I=577434cm4、容許彎矩[M]=1687KN.m、容許剪力[Q]=245KN;（4）鋼筋混凝土的容重：26KN/m3;（5）單層加強(qiáng)貝雷梁自重?。?KN/m;（6）底模板荷載：1.5KN/㎡;（7）混凝土振搗荷載：2KN/㎡;（8）混凝土澆筑豎向沖擊荷載：6KN/㎡;（9）施工人員等施工荷載：2.5KN/㎡。

荷載組合時(shí)，恒載分項(xiàng)系數(shù)去1.2，活載分項(xiàng)系數(shù)取1.4。

3.2.3.2 支架計(jì)算

（1）貝雷梁

根據(jù)箱梁結(jié)構(gòu)特性和支架布置形式，計(jì)算施工支架時(shí)采用分塊法對(duì)箱梁荷載進(jìn)行簡(jiǎn)化，即按翼板、邊腹板、中腹板、箱室頂?shù)装暹M(jìn)行分塊，取其斷面面積最大的部分作為控制荷載進(jìn)行荷載計(jì)算。經(jīng)分塊計(jì)算，最大的分塊面積為中腹部3.12㎡，以此作為控制荷載進(jìn)行貝雷梁計(jì)算。

貝雷梁荷載為：

每個(gè)腹板下設(shè)置7排單排加強(qiáng)型貝雷梁，則每排貝雷梁所承受的荷載為：129.74/7=18.53KN/m

貝雷梁主梁按簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算跨徑21m，則其最大彎矩為：Mmax=qL2/8=18.53×212/8=1021.47<[M]=1687KN.m，故貝雷梁抗彎承載力滿足要求！

結(jié)語(yǔ)：

本工程的連續(xù)梁因其跨越鐵路，且跨越鐵路線道數(shù)，制約因素多，現(xiàn)場(chǎng)施工受到了嚴(yán)格限制?？玷F路支架相較于其他跨線支架具有其特殊性，支架必須滿足鐵路建筑限界要求，確保施工期間不會(huì)發(fā)生侵限事故危及行車安全，因此支架設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留有足夠的冗余量。涉鐵施工安全是永恒的話題，本文通過具體項(xiàng)目闡述了大跨度跨鐵路支架設(shè)計(jì)的全過程及考慮因素，可為類似項(xiàng)目的支架設(shè)計(jì)提供參考。