摘要：随着铁路建设的不断发展，线路立体交叉越来越多，相互影响范围逐渐扩大。在不影响下方交通通行的条件下进行施工，必须采取相应的安全防护措施。跨京沪铁路特大桥连续梁上跨铁路动脉京沪线，是上海铁路局宁启复线全线唯一的特级安全风险项目。连续梁采用挂篮悬臂浇筑，跨越既有铁路部分设计采用安全防护棚架，防止施工材料机具掉落影响既有线行车安全。
关键词：挂篮；防护棚架；安全防护；跨越铁路
1.工程概况
跨京沪铁路特大桥64#-67#墩采用（48+80+48）m单线预应力混凝土连续梁跨越京沪下行线，主跨长177.3m，墩身采用圆端形桥墩，墩高13m～18m，桥梁顶面宽度7.0m。京沪下行线每隔10分钟左右就有一趟列车通过，为了确保既有线行车安全，线路安全限界范围内的连续梁段需要采取安全措施。各线路相互位置关系见图1。
图1 连续梁平面位置图
本项工程采用搭设贝雷梁防护棚架的安全措施，属于既有线施工，其中防护棚架的架设和拆除中下列工序需要既有线封锁施工。
1）对棚架范围内的接触网线进行绝缘保护；
2）防护棚架的支墩施工、上部结构的吊装作业；
3）架设及拆除棚架主梁及上棚架；
4）棚架每使用2个月或有强台风、暴雨雪等恶劣天气后，检修棚架。
2.防护棚架设计
防护棚架跨越京沪铁路下行线及京沪货线，棚架轴线与既有线夹角31°，棚架支墩与既有线平行。采用两跨（13.5m+18m）防护棚架，顶宽16m，比连续梁投影区两侧各宽出3m。防护棚架支墩采用C30混凝土扩大基础，中间支墩采用φ830×10mm钢管作为支墩，边支墩采用φ630×10mm钢管桩。中间支墩采用6拼40B工字钢作为纵梁，边支墩采用4拼40B工字钢作为纵梁。加强弦杆贝雷梁作为主横梁，桥面系采用满铺2cm厚竹胶板，其上铺设环氧树脂防电板、油毡防水层、石棉防火板及防护栏杆。具体布置详见图2、图3。
图3 棚架横立面图
3.防护棚架施工
3.1施工工序
施工准备→栅栏内移→混凝土基础施工→立柱安装→工字钢纵梁安装→贝雷梁安装→桥面系安装→连续梁施工→棚架桥面系拆除→棚架贝雷主梁拆除→棚架支墩拆除→清理现场恢复原貌。
3.2施工方法
3.2.1棚架的安装
①棚架搭设前，先进行65#墩侧的既有线栅栏外移，施工两侧支墩混凝土。中间支墩的施工需要在既有栅栏上开口设置大门，便于施工人员进入，大门要安排专人看守，不施工时大门加锁，非施工人员不得入内。
②利用列车间隔点施工中支墩的条形基础，基础采用C30钢筋混凝土浇注，浇筑时预埋地脚螺栓及钢板。
③各支墩安装时，要在线路封锁及接触网立柱停电条件下施工。在既有线外侧根据起吊重量和距离选用50～350t吊车，逐根吊装。京沪货线和京沪下行线两跨防护棚架支墩同时施工。支墩搭设到位后，钢管顶部纵向安放纵梁，纵梁上放置贝雷梁横梁，最后铺设桥面系。钢管桩、工字钢横梁、纵梁都预先加工，设置好螺栓孔。
防护棚架安装共需要40个封锁点。
3.2.2棚架拆除
待桥梁施工完毕后，线路封锁及接触网立柱停电后进行棚架的拆除。拆除自上而下，逐层进行。先拆除桥面系。人工桥面分解桥面系，将防火板卷成梱、防火板及竹胶板分块堆码整齐用铁丝栶成梱，集中放至悬灌梁右侧以外，采用吊车吊出。
主横梁拆除，悬灌梁右侧两组贝雷梁直接用吊车吊出。其余5组无法直接用吊车起吊的贝雷梁，3、4拼工字钢横梁右端焊制定滑轮，地面设置电动卷场机，将贝雷梁拖拉至悬灌梁右侧翼缘板外，再用吊车吊出。工字钢纵梁及钢管桩采用吊车直接起吊吊出。
防护棚架拆除需要20个封锁点。
4.防护棚架检算
4.1计算模型
采用Midas Civil建立防护棚架整体模型如下图4，模型中贝雷架和横向工字钢之间，工字钢与钢管桩之间采用静定的端承体系，此种边界模拟对于贝雷架检算及整体模型稳定检算都是偏安全的。
图4 防护棚整体模型
4.2正应力检算
施加计算强度时的荷载组合，支架各类构件最大、最小应力及对应位置见下表1，各截面（轴向+弯曲）组合应力最不利值如图5、图6（拉为正，压为负）。
表1 构件最大、小应力及对应位置
（1）贝雷架
由图5可得，最大应力为70.31Mpa，最小应力为-92.73Mpa。贝雷梁材料为Q235钢材，抗拉、压强度基本容许值为140Mpa，考虑为施工临时结构的应力提高系数取1.2，则[σ]=140×1.2=168Mpa。
图5 贝雷梁正应力图
最大应力σ=70.31Mpa<[σ]=168Mpa，所以满足《铁路桥梁钢结构设计规范》要求。
（2）钢管桩
钢管桩钢材为Q235，抗拉、压强度基本容许值为140Mpa，考虑为施工临时结构的应力提高系数取1.2，则[σ]=140×1.2=168Mpa。
图6 钢管桩体系正应力图
由图6可得，钢管桩体系最大应力为σ=-4.21Mpa<[σ]=168Mpa，满足《铁路桥梁钢结构设计规范》要求。
4.3强度检算
在荷载组合作用下竖向位移最大值如图7。
图7 竖向最大位移图
由图7可得，贝雷梁最大竖向位移 fc/l=9.67mm/18000mm= 1/1861<1/400，满足《铁路桥梁钢结构设计规范》要求。变形最大位置为右跨贝雷梁跨中。
4.4刚度检算
在荷载组合2作用下竖向位移最大值如图8。
图8 竖向最大位移图
由图8可得，贝雷梁最大竖向位移fc/l=9.67mm/18000mm =1/1861<1/400，满足《铁路桥梁钢结构设计规范》要求。变形最大位置为右跨贝雷梁跨中。
4.5稳定性检算
根据施加的各项荷载及结构自重采用Midas Civil进行计算，得出防护棚架屈曲一阶模态如图9。
图9 防护棚屈曲一阶模态
防护棚架屈曲一阶模态特征值为10.57>4.0，表现为贝雷架的面外失稳。稳定性满足施工规范要求。
5.结束语
针对跨越繁忙铁路，在不影响列车运行的条件下，采取搭设安全防护棚架的措施，可有效的防止施工材料机具掉落既有线，施工时间短，造价较预制顶推和现浇转体更低。这项技术满足安全、快速、经济的目标。
参考文献
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[8]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
[9]《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）
[10]《铁路混凝土工程施工技术指南》（TZ210-2005）
[11]《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）
论文作者:宋赞梅
论文发表刊物:《防护工程》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/24
标签：棚架论文; 防护论文; 铁路论文; 工字钢论文; 桥面论文; 钢管论文; 应力论文; 《防护工程》2018年第6期论文;