钢筋混凝土框架桥线路加固方案
2015-05-08
一、 编制依据
1.1南外环公路下穿铁路立交桥工程施工图纸及相关资料；
1.2《铁路桥涵施工规范》；
1.3《铁路混凝土与砌体工程施工规范》；
1.4《铁路桥涵工程施工质量验收标准》；
1.5《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》；
1.6《铁路轨道施工质量验收标准》；
1.7《铁路路基施工规范》； 1.8《铁路工务安全规则》；
1.9《铁路线路维修规则》；
1.10《铁路桥隧建筑物大维修规则》；
1.11《铁路技术管理规程》铁道部令第2号；
1.12本工程的《施工合同》；
1.13设计文件、施工图纸及现场实地勘察资料；
二、工程概况
2.1xx市南外环公路与xx线交叉里程为K348+116，为xx市新增规划道路,道路与既有铁路夹角90°34”，桥上为xx上、下行正线。框架面积493.5m²，按顶进施工。
2.2本工程设计为(8+16+8)m钢筋砼框架，hо=6.2m，底板厚 1.2m，顶板厚0.8m，轴长14.1m，框构外宽35m，边墙厚0.8m，中墙厚0.7m。
2.3 主要工程量: 主体C35钢筋砼1078.5m³，C20砼挡墙基础81.6m³，M10浆砌片石挡墙115.2 m³,线路加固2股，顶进挖土约4100m³。
2.4xx上、下行线均为Ⅲ型轨枕，线路平面为直线；框构在线路右侧预制。
2.5桥址处地表层为粉质粘土，箱身设计基底应力 ,地基允许承载力。
2.6 主要施工方法：纵横抬梁及工便梁组合加固线路顶进施工。
三、施工工期及计划安排
施工工期：计划2009年 2 月25 日开工，2009年 5 月31 日
竣工。
四、 施工准备
4.1根据相关技术资料、设计规范和现场勘查情况，制定详尽的框构桥线路加固及顶进施工方案。
4.2与工务段、电务段、铁通签定安全配合协议、弄清电缆、光缆的位置，提前移到安全位置。
4.3做好要点申请，为线路加固做好各项准备工作。
4.4设备、材料供应：施工用材料设备应提前5天进入工地， 并应有一定的富余量以免发生误工。
顶进施工主要机具设备材料表
五、线路加固方案
线路加固在桥涵顶进作业中，是保障行车安全的核心，合理的加固方案是确保行车安全的重要保障。本桥变更后的加固方案为：采用
I115工便梁做纵梁(线间采用一根H440*300型钢)，H70纵抬梁组承 托横抬梁,H40横抬梁组横抬扣轨、P50 5扣扣轨承托轨枕，H20钢枕控制线路方向,既有砼枕控制轨距的组合加固方案，一次顶进就位。
5.1 线路准备
5.1.1线路限速45Km/h。
5.1.2相关项目利用封锁点施工。
5.1.3所有电缆都已探明并做好防护。
5.2纵梁安装
5.2.1路肩侧纵梁采用I115型工便梁，用纵向联接板将5孔12米工便梁联接起来组成60m长便梁。接头联接板采用等强度联结，由上下夹板两组和一组腹板组成。工便梁按线路加固平面布置，架设在距线路中心2.2米的位置。
5.2.2便梁架设采用100T吊车吊装。架设便梁前，在每片便梁两端位置必须先穿入2片以上钢枕，以便于便梁就位时随即与之连接，保证其稳定性，确保行车安全；吊便梁时，应设专人进行防护。
5.2.3线间纵梁采用1根H440×300型钢，申请封锁上行线路，跨线移梁。H44型钢纵梁联结采用等强焊接或连接板等强联结。
5.3钢枕安装
在既有砼枕之间穿钢枕，利用线路封锁点，开挖一空穿一根，穿一根与纵梁加固一根，与轨底接触面垫好绝缘板，如此反复逐次施工，严格控制水平和方向，确保行车安全，其两端与纵梁联结，联结方法采用高强螺栓与纵梁联结拧紧，线间纵梁采用Φ22U型螺栓及-12钢扣板联结。
5.4扣轨梁安装
5.4.1利用线路封锁点，分次拉入P50 5扣扣轨梁。
5.4.2扣轨梁与钢枕、砼枕之间加橡胶垫板，扣轨梁与钢枕用Φ22U型螺栓连接，每隔两根钢枕连接一处，扣轨梁与砼枕也是用Φ22U型螺栓隔二连一的方法连接。
5.5纵抬梁安装
5.5.1纵抬梁采用并排3根H700×300型钢为一组，长度12米，放置在钻孔桩上，纵抬梁与钻孔桩之间放橡胶垫板，与横抬梁节点处用Φ22U型螺栓连接。
5.5.2纵抬梁与横抬梁接触面加橡胶垫板，并用硬木楔把缝隙填塞密实。
5.5.3箱体顶进至第一排钻孔桩时，先破除桩，再松开U型螺栓，用导链落下纵抬梁，横抬梁一头落在箱体顶板上。
5.6横抬梁安装
5.6.1在扣轨梁下设横抬梁组。在框架范围内3根H400×400型钢为一组，每组间距0.85m，L=18m。
5.6.2在框架两侧范围内设3根H400×400型钢为一组横抬梁，每组间距0.85m，L=15m，用Φ22U型螺栓联结纵抬梁组。
5.6.3横抬梁与扣轨梁接触面加橡胶垫板，不密实处填塞硬木楔。
5.6.4为了减小拆除第一排桩时，横抬梁的挠度，在下行线横抬梁底部满铺一排木枕，以减小横抬梁的受力跨度，增大线路加固的安全性。
5.7线路控制
5.7.1轨距控制：一靠砼枕来控制，二靠钢枕上的钢轨扣件，确保轨距符合要求。
5.7.2线路的横向控制：每两根砼枕之间有一根钢枕，钢枕和钢轨采用绝缘扣板联结，使线路固定在工便梁之间，不致发生横向移动。
5.7.3通过上述措施，纵梁、横梁、线路形成一个整体结构，能确保线路不变形。
5.8线路加固安全保证措施
5.8.1搞好安全教育，强化全员安全意识，牢固树立安全第一的思想。
5.8.2加强施工过程安全管理，教育作业人员注意本岗位技术要求和操作规程，不允许违章冒险蛮干。
5.8.3线路加固完毕，要严格检查线路的方向、水平、轨距、及加固螺栓扣件是否松动，其它料具严禁侵限，工字钢与线路钢轨接触处的绝缘是否良好等，做到每过一辆列车检查一遍。
六、纵横梁检算
检算说明：本检算全部按简支梁检算，实际上由于纵梁与横抬梁是绞结的，实际工作中稳定性和牢固程度要更好。
6.1 Ⅰ115型工便梁检算
6.1.1纵梁检算(受力跨度为6.2m时)
I115型工便梁惯性矩Ⅰm=1057925cm4
线路活荷载： (以影响线检算得出)；
静荷载：结构自重、线路、设备
根据便梁支点平面图，支点间最大间距为620cm
此时梁的最大受力跨度Lmax=6.2m
6.1.2 H20钢枕检算
现行机车最大轴重P=220KN，
列车限速45Km/h
机车轮轴间距1.5m
横梁间距600mm
每根横梁折算受力
梁自重0.68KN/m
横梁按简支梁计算，横梁采用H20钢枕Im=6646cm4
6.2 700×300H型钢纵抬梁组检算
原设计中纵抬梁采用2根458×417H型钢，现采用3根700×300H型钢进行替代，458×417H型钢惯性矩IX=187000cm4，700×300H型钢惯性矩IX=201000cm4。
1、承托纵梁700×300H型钢检算
（1）使用条件：
700×300H型钢，Wx=5760.0cm3，Ix=201000.0cm4，E=2100000.0kg/cm2，每组H型钢3片，共6片，承担线路纵向6.2m跨度的荷载。（Wx、Ix查自材料手册）
（2）检算：
A、中—活载图示：
B、转化为均布荷载：q1=22*5/6.0=18.3t/m
线路及H型钢(静载)：按10.0t/m计；
22t 22t 22t 22t 22t
1.5*4=6.0m
冲击系数：按限速45km/h，根据《铁路桥涵设计基本规范》和《铁路工务技术手册》确定：
1+μ=1+2*6.2/(30+0.5)=1.40
故每侧纵梁承受均布荷载：
q=（q1+10）（1+u）=（18.3+10）*1.4=39.62t/m=396.2kg/cm
最大弯矩：Mmax= qL2/8=396.2×6202/8=19.0*106kg.cm
工字钢强度检算：
参照《桥涵》施工手册下册P406知：
〔σ〕=170Mpa=1700 kg/cm2
σmax= Mmax/ Wx=19.0*106kg.cm/（3*5760.0）cm3
=1099.5kg/cm2﹥〔σ〕=1700 kg/cm2
所以：H型钢强度满足要求。
挠度检算：
fmax=5qL4/（384*E*I）
=5*396.2*6204/（384*2.1*106*3*201000.0）=0.6cm
〔f〕=L/400=620/400=1.55cm
所以：fmax <〔f〕
所以：700*300H型钢钢度满足要求。
6.3 400×400 H型钢横抬梁组检算
6.3.1框架部分H型钢检算
按0.28m间距放置1根18米400*400H型钢所组成的横抬梁进行检算。
H型钢横抬梁主要受挠度控制。假设H型钢横抬梁在整个顶进过程中承受全部的轨道和列车荷载，横抬梁在顶进中的最大跨度（第一排桩拆掉时）11.85m，2股线路同时承受列车荷载，经分析计算,上行中心线处，横抬梁所产生的挠度最大。
1、计算线路的均布荷载：
线路重量按1t/m计算
未考虑列车冲击时的均布荷载：
q1＝22/1.5＋1=15.7t/m
列车冲击系数：1+μ=1+2*6.2/(30+0.5)1.4
考虑列车冲击时的均布荷载：
q2＝1.4*15.7=21.98t/m
P=0.28*21.98=6.154t
拆除第一排桩时，H40横抬梁组受力情况如下图。
最大弯矩：Mmax=61.54*5.06=311.4KN.m
挠度：ωmax=Fa/(24EI)*(3*l2-4*a2)
=311.4/(24*2.1*106*66900*10-8)*(3*11.852-4*5.062)
=2.9cm<l/400=1185/400=2.96cm
满足要求
6.3.2框架两侧部分H型钢检算
按0.28m间距放置1根15m 400*400 H型钢所组成的横抬梁进行检算。
H型钢横抬梁主要受挠度控制。假设H型钢横抬梁在整个施工过程中承受全部的轨道和列车荷载，横抬梁的跨度（第一排桩至下行线底部的木枕中心）10.79m，2股线路同时承受列车荷载，经分析计算,上行中心线处，横抬梁所产生的挠度最大。
1、计算线路的均布荷载：
线路重量按1t/m计算
未考虑列车冲击时的均布荷载：
q1＝22/1.5＋1=15.7t/m
列车冲击系数：1+μ=1+2*6.2/(30+0.5)=1.4
考虑列车冲击时的均布荷载：
q2＝1.4*15.7=21.98t/m
P=0.28*21.98=6.154t
H40横抬梁组受力情况如下图:
最大弯矩Mmax=61.54*4.0=246.16KN.m
挠度：ωmax=Fa/(24EI)*(3*l2-4*a2)
=246.16/(24*2.1*106*66900*10-8)*(3*10.792-4*4.02)
=2.08cm<l/400=1079/400=2.7cm
