跨既有线转体桥梁中跨合龙施工技术论文_武继海

中铁十四局集团第四工程有限公司 山东济南 250001

摘要:近年来随着我国高速铁路迅速发展,跨越铁路、公路的桥梁也越来越多,多数受施工场地、施工时间和空间及施工工艺的影响,增加了施工难度。通过设计简易托架,转体桥梁在既有铁路上方顺利合龙,解决了类似工程在多种影响因素下难以施工的难题。

关键词:转体桥;既有线;中跨合龙;简易吊架

1 引言

一般来说,既有线施工具有更大的危险性,其中又以在既有线上方作业内容最为复杂,事故频频发生,影响社会稳定,因此,既有线施工必须保证在有限时间和空间下的行车安全。对于难以用传统方式进行施工的内容,必须扩宽思路,研究设计新的施工工艺,并在安全基础上做到经济效益最大化。

2 工程概况

青荣城际铁路跨济青高速公路特大桥与胶济铁路上、下行交角分别为23°44′00″、23°53′00″,采用(60+100+60)m预应力混凝连续梁上跨通过,梁底与既有接触网最近距离2.85m。为最大程度保证既有线安全,本处连续梁采用转体法施工。在既有线两侧支架法施工梁体,转体就位后,进行中、边跨合龙段[2]施工,如图1、图2所示:

图1 转体桥平面 图2 转体桥正立面图

3 施工难点分析

3.1 安全风险高

中跨合龙段正好位于既有胶济线正上方,跨既有线施工安全风险极高,受既有线运行影响大。

3.2 跨度大

本桥与既有线交角较小,中跨跨进既有线59.1m,跨越既有线范围大,大型设备操作难度大。

3.3 工作面空间小

转体就位后,梁体底部距离既有胶济铁路接触网线最小距离2.85m,施工空间较小。

4 施工方案的选择

经现场研究,跨胶济铁路(60+100+60)m预应力混凝连续梁中跨合龙有以下几种方案可供选择:

4.1 挂篮施工

转体前将菱形挂篮安装于梁体前端,底部设置传统安全防护托盘。转体就位后,平台行走,吊架施工中跨合龙段。施工完成后,挂篮退后至墩底拆除。

4.2 防护棚架施工

先在合龙段下方搭设安全防护棚架,安装普通吊架施工中跨合龙段,合龙段施工完成后现场拆除吊架、防护棚架。

简易吊架施工

制作简易吊架,能实现人工推动快速行走、悬挂底模板及外模板、有安全防护等功能,转体前将简易吊架安装于梁体前端,转体就位后,吊架就位,施工中跨合龙段。施工完成后,人工推行吊架后退至墩身附近下落拆除。

4.4 方案比较

将以上三种方案优劣进行比较如下表1:

表1 中跨合龙段方案比选

通过方案比选,青荣城际铁路跨胶济铁路(60+100+60)m预应力混凝连续梁中跨合龙方案定为简易吊架施工。

5 既有线上中跨合龙简易吊架施工技术

5.1 简易吊架设计构想

(1)转体前,简易吊架要提前固定于梁端,施工完成合龙段后,人工推行系统退回墩旁拆除,走行时间要严格控制,因此设计的吊架走行结构为轮式结构。为减少既有线施工内容,梁体转体前,梁面附属工程如挡渣墙、电缆沟槽等施工已完成,其中挡渣墙结构最高78cm,因此走行结构净空要求大于80cm。(2)简易吊架(加模板)要求重量不大于30t,简易吊架上仅放置供底板及外模板悬挂的上横梁。上横梁要求悬臂端承重距离大于0.5m,要有足够的强度,初步设计上横梁由2I40b组成。(3)简易吊架要求防水渗漏、防小型杂物坠落既有线内。梁体距离回流线最小距离为2.85m,吊架系统在走行的过程中,从上至下底板结构为,20cm预留走行空间+10cm系统底板+20cm分配底纵梁I20b +40cm底横梁2I20b +14cm 垫梁2[14b小+精扎螺纹钢双螺帽及富余长度(8+8+10)cm=130cm,剩余空间1.55m。接触网放电安全范围2.0m,无法按传统方法设置安全防护底托盘,因此在底模板与底纵梁之间设小型托盘。

5.2 简易吊架图纸设计及检算

按照设计构想,设计吊架图纸如下图3、图4:

图3 简易吊架侧立面图 图4 简易吊架正立面图

其中:平模底板δ=10cm,理论重量75kg/m2;底纵梁,I20b,实际长度300cm,有效长度250cm,间距(20×3+50×8+20×3)cm;底横梁及上横梁,2I40b,各设置两道,实际长度900cm,有效长度840cm;吊杆,Φ32精扎螺纹钢;走行轮式结构,轮胎直径100cm,允许荷载8T,轮子轴向连接2[20b槽钢,长度356cm,纵向连接2I40b,实际长度400cm,有效长度380cm;走行轨道2I40b,过合龙段有效长度200cm。简易吊架设计效果图如下图5。

图5 中跨合龙吊架设计效果图

(1)走行过程中各杆件受力检算

底板自重W1=75×2.2×5.4×10=8910N,底纵梁自重W2=3×13×31.3×10=12207N,底横梁自重W3=4×9×73.8×10=26568N,外模板自重W4=15364N,上横梁自重W5=4×9×73.8×10=26568N,走行轮式结构纵向连接W6=4×4×73.8×10=11808N,走行轮式结构轴向连接自重W7=4×3.56×25.8×10=3674N。

Φ32精扎螺纹应力σ=F/S =1.2×(8910+12207+26568+15364)/(4×3.14×0.016×0.016)=23.5×106Pa<<830MPa;

上横梁受力检算:

正应力σ=23.6×106Pa<215MPa;

上横梁剪切应力:σ=F/S=18914.7 /(2×0.0094)=1.01×106Pa<115MPa。

走行轮式结构纵向连接2I40b杆件检算:点荷载=18914.7+26568/4=25556.7N;

正应力σ=10.2×106Pa<215MPa;

走行轮式结构纵向连接2I40b杆件剪切应力:σ=F/S=25556.7 /(2×0.0094)=1.40×106Pa<115MPa。

走行轮式结构轴向连接2[20b杆件检算:点荷载=25556.7+11808/4=28508.7N;

正应力σ=22.5×106Pa<215MPa;

走行轮式结构轴向连接2[20b杆件剪切应力:σ=F/S=28508.7 /(2×0.0033)=4.32×106Pa<115MPa。

轮子压力=28508.7+3674/4=29427N=3t<8t。

经检算,走行过程中吊架各杆件受力满足要求。

(2)走行时跨越合龙段走行轨道受力检算

当走行轮在合龙段正中时,走行轨道应力最大。

正应力σ=M/W=29427×1/(2×0.00114)=12.9×106Pa<215MPa;

剪切应力:σ=F/S=29427 /(2×2×0.0094)=0.78×106Pa<115MPa。

经检算,走行时跨越合龙段走行轨道结构安全。

(3)悬挂浇筑混凝土时各杆件受力检算

悬挂浇筑时,底板和翼板分别通过Φ32精扎螺纹钢锚固于底板和翼板混凝土上,走行轮式结构脱离。

合龙段梁高450cm,底板厚40cm,底板宽540cm,腹板宽50cm。模板荷载750N/m2,人员荷载200N/m2,机具荷载250N/m2。

腹板下纵梁线荷载q1=1.2×0.2×4.5×26000+1.2×0.2×750+1.4×0.2×(200+250)=28386N/m,作用于纵梁中心200cm位置。

其余纵梁线荷载q1=1.2×0.5×0.4×26000+1.2×0.5×750+1.4×0.5×(200+250)=7005N/m,作用于纵梁中心200cm位置。

建立计算模型如下:

反力图: 应力图:

Φ32精扎螺纹应力σ=F/S=91789/(3.14×0.016×0.016)=114.2×106Pa<830MPa;

2I40b底横梁应力σ=25.5×106Pa<215MPa;

腹板下I20b底纵梁应力σ=58.5×106Pa<215MPa;

底板下I20b底纵梁应力σ=14.2×106Pa<215MPa;

经检算,悬挂浇筑混凝土结构安全。

7 结束语

3月12、13日胶济铁路天窗点各110分钟,接触网不停电,简易吊架前行至合龙段顺利就位;3月22日浇筑混凝土;4月7日、8日天窗点各110分钟,胶济铁路下行接触网停电,简易吊架顺利后退至墩底,后退总位移45.6m;4月9日简易吊架拆除完成。在简易吊架施工跨中合龙段过程中,检验了此方案在既有线施工安全、占用时间及物资投入上的优越性,为后期类似工程的施工提供了宝贵的经验。

参考文献:

[1]王振东。客运专线预应力混凝土大跨连续梁转体施工监控[J].铁道建筑,2012(7):26-29.

[2]铁道部经济规划研究院.TZ324-2010 铁路预应力混凝土连续梁(钢构)悬臂浇筑技术施工指南[S].北京:中国铁道出版社,2010:33-40.

论文作者:武继海

论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期

论文发表时间:2017/11/22

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