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铺架工程线钢便桥施工设计技术
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铺架工程线钢便桥施工设计技术


摘 要:铺架工程线邻近铁路营业线,线间距较小,且两者高差较大,为避免填方路基影响营业线,采用钢便桥临时过渡,通过设计和施工,以期为同类施工提供借鉴。


  关键词:钢便桥施工;钢便桥设计;钢桥;六四式军用梁

  1 工程概况

  新建连云港至盐城铁路在引入盐城北站时右线占用既有新长铁路线位,由于现阶段正在运营的新长铁路还未能过渡出去,使得连盐铁路部分桥梁无法施工,引起正常铺架无法从桥尾开始。为尽快开始铺架,修筑钢便桥临时连接通榆河桥墩,实现运梁和轨排的有轨运输。

  2 桥梁的布置与结构形式

  根据梁场与铺轨基地的平面位置关系;梁场、铺轨基地与通榆河特大桥181#墩的高差;填筑路基不影响既有线的运营安全和通榆河剩余桥墩施工等因素,本着经济合理、简单适用、周期短等原则,钢便桥采用6孔24m六四式军用梁连接通榆河特大桥181#墩。

  钢便桥全长148.2m,桥面宽度4.7m,由7片军用梁组成。钢便桥设置有8‰的坡度且部分位于半径为400m的曲线上。

  桥梁基础采用边长40cm的预制方桩;墩身采用直径为630mm壁厚13mm的钢管加工而成,钢管墩身之间采用直接为430mm壁厚8mm的钢管进行联结;钢管柱顶端分配梁采用45b工字钢焊接而成,分配梁采用H型钢,垫梁与分配梁之间采用螺栓联结;梁面采用24跨度六四式军用梁。

  3 钢便桥结构强度检算

  本桥梁设计参照《铁路桥涵钢结构设计规范》进行设计计算。按容许应力法设计原则进行,Q235钢材容许应力[σ]=135MPa,剪应力[τ]=80MPa。

  钢便桥采用六四式军用梁,为市场定型产品,各方面性能均有保障,此处不在验算。

  3.1 荷载计算

  (1)线路荷载。主轨和护轨轨道采用P50钢轨,钢轨质量为G1=51.514kg/m,单孔跨度为24m,则均布荷载q1=4*G1=2.06KN/m。

  (2)六四式军用梁荷载。六四式军用梁一孔7片总重量40t,跨度为24m,则其荷载q2=16.67KN/m。

  (3)列车荷载。钢便桥上列车竖向静荷载采取“中-活载”。根据铁路桥涵设计基本规范将列车静活载换算成均布荷载q3=104.0KN/m。

  (4)荷载组合。动力系数按照《铁路桥涵设计基本规范》公式4.3.5-1计算为1.4328;静力荷载系数取1.2,则单孔六四梁承受的荷载为q4=1.2*(q1+q2)+1.4328*q3=171.49KN/m。

  3.2 钢构件检算

  利用midas软件进行计算,结构均为梁单元,柱底固结荷载,梁体承受的总荷载Q=q4*24=4115.76KN

  (1)反力计算。力组合下钢管柱最大竖向反力90t,最大水平力5t,最大弯矩10t.m。

  (2)位移。主力组合下最大柱顶横向位移4mm,4/8000=1/2000<1/150,满足要求;工45垫梁竖向位移4mm,4/2000=1/500<1/400,满足要求;H型钢位移5mm,5/2000=1/400,因是临时结构,可满足要求。

  (3)应力。钢管柱自由长度按最不利情况考虑取8m,一端固结一端铰接,i=220,λ=8000*0.8/220=29<150,查规范得Ф=0.964。其最大应力110MPa<0.964*135=130 MPa,满足要求。

  工45垫梁最大应力64MPa,H型钢最大应力52MPa,均小于容许应力[σ]=135MPa,满足要求。

  3.3 地基承载力验算

  桩在图层中的位置如表1。

  根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-94式5.3.3-1计算

  当psk1?燮psk2时

  当psk1>psk2时

  psk=psk2

  设计桩长L=22m,桩端阻力修正系数 ?琢=0.75+(22-15)×0.15/15=0.82

  通过上述计算公式计算:Qsk=1064KN Qpk=28KN;

  所以该类预制打入桩单桩竖向极限承载力为Quk=1092KN。钢管柱最大反力F=90*10=900KN,小于1092KN,其承载力满足要求。

  4 钢便桥的施工

  4.1 桩基础

  (1)由于打入桩施工与既有线间距小于30m,属于临近营业线施工,为避免打入方桩时对既有线路基产生影响,施工前应在桩基础与既有线路基之间设置一排应力释放孔,释放孔用碎石回填。

  (2)起吊堆放。方桩强度达到设计强度的70%后才能起吊,吊点位置应根据计算确定,吊运过程应平稳,避免损坏桩身。预制桩应根据不同长度进行分类堆放且堆码整齐,堆放高度不超过四层。

  (3)打桩。本工程采用一台DD63柴油打桩进行方桩施打,打桩前应进行地质资料的复核,确保现场与设计地质情况一致。

  施工前进行场地平整,清除地表杂物,填埋坑穴,确保地基承载力,避免打桩过程中出现地基不稳,产生桩机的倾斜。

  方桩定位:首先应根据钢便桥的设计位置建立独立坐标系,计算出每根桩的设计坐标,直接放样施打。

  方桩施打:由桩机自带的挂钩与方桩上的预留孔相连,自行喂入桩帽,进行桩的对位。

  当桩尖插入桩位后,先利用桩自身重量及桩锤重量静压桩身,静压完毕后,再次调整桩机以及桩的轴线,确认无误后先采取低垂密集的方式施打,当方桩入土达到一定深度后在进行正常锤击。当前一截桩离地面0.5-1m进行接桩,焊接完毕后再次检查桩机的对位,然后进行第二截的施工。施工过程中以控制桩顶标高为主,贯入度为辅。

  4.2 钢管柱

  为保证钢管柱的焊接质量,采用厂内焊接。钢管柱的加工应严格按照设计图纸进行加工和焊接,并作除锈和防锈工作。   根据测量放样的点位,利用两台25T吊车同时进行吊装,吊装过程中严格控制钢管柱的平面位置和标高。

  4.3 柱顶结构

  柱顶结构为垫梁和分配梁两个结构,由于垫梁和分配梁之间用螺栓进行联结,垫梁与钢管柱上的钢板焊接,可在地面上先进行两者的联结,然后再整体进行吊装,吊装之前可在钢管柱顶根据轴线位置焊接几块定位角钢,吊装过程中直接将垫梁落至定位角钢内即可,这样既保证吊装的精度又增加施工过程中的安全性。

  4.4 六四式军用梁

  六四式军用梁由主桁(标准三角、端构架、标准弦杆、端弦杆)、联结系(钢销、套管螺栓、联结系槽钢、二号U型螺栓、三号U型螺栓)、钢枕桥面(钢枕、一号U型螺栓、压轨板、压轨螺栓)、支座(垫枕、定位角钢)组成。

  六四梁的拼装应选择在平整、稳固的场地上进行,根据六四梁的结构依次进行拼接,端构件与标准三角之间采用端弦杆和钢销进行联结;标准三角与标准三角之间采用标准弦杆和钢销进行联结。

  六四式军用梁利用一台25T吊车进行单片架设,架设顺序为向中间一片,然后进行对称架设,直至完成一孔。每片梁之间采用套管螺栓进行联结,待整孔架设完毕后安装联结系槽钢,使得7片之间连成一个整体。

  钢枕为厂制直线梁标准件,扣轨槽已固定。由于本桥部分位于曲线上,为使铺设的轨道顺直,不产生折角,施工中采用调整钢枕横桥向的长度,使得钢枕中心与线路中心重合,从而满足线路的平顺。也可采用钢枕之间添加木枕,钢枕在桥面上正常布置,钢轨钉固在木枕上来达到线路平顺圆滑的目的。钢枕与六四式军用梁采用1号U型螺栓进行联结。

  4.5 轨道施工

  钢枕安装完毕后进行桥梁轨道施工,钢轨与钢枕之间采用压轨板螺栓进行联结。施工中需进行轨道的精调,精调采用1-3mm的轨下铁垫片进行高低和水平的调整,以保证轨道的几何尺寸,保证运输安全。

  5 结束语

  六四式军用梁具有载重等级高、杆件种类少便于拆装互换、结构轻便、构造简单、可用人工或小型机具拼组、架设迅速、运输方便、周转使用性高(可作为架桥机和大型现浇梁支架)等特点。本桥梁设计施工可做为同类施工的一种方案,为同类施工提供一定的借鉴。


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