長大現澆箱梁跨鐵路支架施工方案

牛 麗 聶東升

1 工程概況

寶天高速公路BT5標新莊渭河大橋為左右分離式,橋梁先跨隴海鐵路,再跨310國道,最后斜跨渭河終點于羅家山隧道進口。左線橋梁起點樁號為K194+405.25,終點樁號為K195+155.341,橋梁全長為750.091 m;右線橋梁起點樁號為K194+378.91,終點樁號為K195+102.237,橋梁全長為723.327 m。本工程結構處于兩座山頭之間且橫跨隴海鐵路,地勢起伏非常大,施工比較困難。

左右線第1聯上部為40 m-70 m-40 m三孔一聯形式的現澆C50預應力混凝土連續箱梁,梁高4.0 m,頂板單幅寬12.25 m,懸臂2.6 m,橋面坡度3.4%。

其中第二孔的70 m長箱梁從隴海鐵路下行正線K1267+202～K1267+277間以上跨形式穿過。與鐵路的平面夾角26°。鐵路鋼軌軌頂到梁底的設計高度9.0 m。

2 支架基礎處理方案

根據現場標貫實驗,路肩承載力約為200 kPa,故為保證鐵路路基安全,所有施工地段鐵路路基全部進行壓漿處理,其中鐵路路肩壓漿深度不得小于500 cm,鐵路路基邊坡壓漿深度不得小于300 cm;并且在鐵路右側路肩橫梁外側處每隔0.5 m平行鐵路打一排P50鋼軌樁,樁間距50 cm,樁長不小于8 m。處理后的鐵路路肩和路基承載力經檢測均達到了265 kPa。

3 1-70 m現澆箱梁跨隴海線支架施工總體方案

跨隴海鐵路支架采用鋼筋混凝土橫梁基礎、碗式桿件立柱、橫向Ⅰ30工字鋼帽梁、縱向九扣P5鋼軌束、橫向跨鐵路Ⅰ55工字鋼橫梁復合承重結構體系搭建。具體為:在隴海鐵路兩側路肩分別各滿鋪一道截面不小于250 cm(寬)×50 cm(高)的C30鋼筋混凝土橫梁,并在橫梁頂沿鐵路方向搭建9排碗式桿件支架,再在沿垂直鐵路方向每排支架上托頂通長放Ⅰ30工字鋼,然后,沿鐵路方向在所有Ⅰ30工字鋼中部搭設由9根P50鋼軌組成的九扣軌束,最后在鐵路兩側碗式桿件支架頂部的九扣軌束上垂直鐵路方向搭設55號工字鋼橫梁,就形成了鐵路防護支架結構(見圖1,圖2)。

鐵路接觸網正上方采用絕緣板(規格為100 cm×200 cm×5 mm)進行防電防護。防護范圍:長度為鐵路防護支架沿鐵路方向長度,寬度為400 cm(對稱于鐵路接觸網,南北側各200 cm)。鐵路防護支架范圍內的所有接觸網回流線,錨固端子拉線、接觸網金屬托架及接觸網桿拉線等有可能產生靜電感應的構件在支架施工前必須全部套絕緣管進行防電防護。

4 支架承載力檢算

4.1 單側鐵路支架頂托上方每米寬(梁橫向)設計荷載

單側鐵路支架頂托上方每米寬(梁橫向)設計荷載由現澆梁梁體及施工產生動荷載、55號工字鋼自重產生荷載、30號工字鋼及P50鋼軌自重產生的荷載組成,具體計算如下:

鐵路上方現澆梁長度約為10 m,現澆梁梁體施工每米寬總荷載:

55號工字鋼自重(每米布置 2.5根,單根長12 m)為:

鐵路支架九扣軌上方每米寬(梁橫向)施工荷載為:

30號工字鋼及P50鋼軌自重為:

單側鐵路支架頂托每米寬(梁橫向)所受施工荷載為:

取安全系數2.0,則單側鐵路支架頂托上方每米寬(梁橫向)設計荷載為:

4.2 單側鐵路支架每米寬(梁橫向)承載力

碗式立桿18根,單根高度9 m,橫桿15×(2.5×3+9)=247.5 m,查《公路施工手冊(橋涵)下冊》知:碗式立桿在橫桿間距為60 cm時,單根承載力為4 t。

單側鐵路支架頂托每米寬(梁橫向)承載力為:

因 G設=68.56 t/m＜F頂=72 t/m。

故鐵路支架的承載能力滿足現澆梁施工需要。

4.3 底部C30鋼筋混凝土橫梁承載力驗算

單側鐵路支架每米寬(梁橫向)自重為:

單側鐵路支架底部每米寬(梁橫向)荷載為:

單根鐵路支架立桿底部荷載為:

單根立桿底部與混凝土接觸面積為:

單根立桿底部與混凝土接觸面積處應力為:

由于 σ=0.61 MPa＜C30=30 M Pa。

所以跨鐵路支架底部C30鋼筋混凝土橫梁滿足現澆連續箱梁需要。

4.4 55號工字鋼橫梁撓度驗算

1)跨鐵路段箱梁混凝土面荷載。

2)55號工字鋼40 cm布置,按最不利荷載布置,一根工字鋼承受荷載為:

3)工字鋼自重:q2=1.24 kN/m。

4)加載到一根工字鋼上的荷載(梁重按系數1.2計算):

撓度驗算(55號工字鋼力學特征:E=210 GPa,I=71 400 cm4):

故撓度滿足要求。

4.5 鐵路路肩承載力驗算

取1 m長的基礎,按最不利(滿載)情況下驗算。

1)梁自重:

2)腳手架自重(腳手架線荷載:30/2.5=12 kN/m,跨鐵路主跨8.3 m,鄰跨5.5 cm):

3)工字鋼自重(每米布置 2.5根工字鋼,工字鋼自重1.24 kN/m):

4)基礎自重(寬2.5 m,厚0.5 m):

路肩每米總承重:

路肩承載力為:考慮到安全,取安全系數 1.3,則:σ=202.705×1.3=264 kPa,小于265 kPa,滿足承載力要求。

5 結語

寶天高速公路BT5標新莊渭河特大橋工程上跨鐵路的1-70 m現澆箱梁,采用支架法進行現澆施工,不需要梁體預制場地和大型吊裝設備,施工方法簡單,工序銜接緊湊,對既有線行車干擾相對較小。同時有效的保證了既有線設備和施工人員的安全,創造了良好的經濟效益。

[1]公路橋涵施工手冊[M].北京:人民交通出版社,2006.

[2]文望春.高速鐵路橋梁實現跨越功能的橋式方案設計[J].山西建筑,2008,34(25):330-331.