牛 麗 聶東升

1 工程概況

寶天高速公路BT5標(biāo)新莊渭河大橋?yàn)樽笥曳蛛x式,橋梁先跨隴海鐵路,再跨310國道,最后斜跨渭河終點(diǎn)于羅家山隧道進(jìn)口。左線橋梁起點(diǎn)樁號(hào)為K194+405.25,終點(diǎn)樁號(hào)為K195+155.341,橋梁全長(zhǎng)為750.091 m;右線橋梁起點(diǎn)樁號(hào)為K194+378.91,終點(diǎn)樁號(hào)為K195+102.237,橋梁全長(zhǎng)為723.327 m。本工程結(jié)構(gòu)處于兩座山頭之間且橫跨隴海鐵路,地勢(shì)起伏非常大,施工比較困難。

左右線第1聯(lián)上部為40 m-70 m-40 m三孔一聯(lián)形式的現(xiàn)澆C50預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)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(zhǎng)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?shù)搅旱椎脑O(shè)計(jì)高度9.0 m。

2 支架基礎(chǔ)處理方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)貫實(shí)驗(yàn),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(jìn)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(cè)路肩橫梁外側(cè)處每隔0.5 m平行鐵路打一排P50鋼軌樁,樁間距50 cm,樁長(zhǎng)不小于8 m。處理后的鐵路路肩和路基承載力經(jīng)檢測(cè)均達(dá)到了265 kPa。

3 1-70 m現(xiàn)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(chǔ)、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(fù)合承重結(jié)構(gòu)體系搭建。具體為:在隴海鐵路兩側(cè)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(zhǎng)放Ⅰ30工字鋼,然后,沿鐵路方向在所有Ⅰ30工字鋼中部搭設(shè)由9根P50鋼軌組成的九扣軌束,最后在鐵路兩側(cè)碗式桿件支架頂部的九扣軌束上垂直鐵路方向搭設(shè)55號(hào)工字鋼橫梁,就形成了鐵路防護(hù)支架結(jié)構(gòu)(見圖1,圖2)。

鐵路接觸網(wǎng)正上方采用絕緣板(規(guī)格為100 cm×200 cm×5 mm)進(jìn)行防電防護(hù)。防護(hù)范圍:長(zhǎng)度為鐵路防護(hù)支架沿鐵路方向長(zhǎng)度,寬度為400 cm(對(duì)稱于鐵路接觸網(wǎng),南北側(cè)各200 cm)。鐵路防護(hù)支架范圍內(nèi)的所有接觸網(wǎng)回流線,錨固端子拉線、接觸網(wǎng)金屬托架及接觸網(wǎng)桿拉線等有可能產(chǎn)生靜電感應(yīng)的構(gòu)件在支架施工前必須全部套絕緣管進(jìn)行防電防護(hù)。

4 支架承載力檢算

4.1 單側(cè)鐵路支架頂托上方每米寬(梁橫向)設(shè)計(jì)荷載

單側(cè)鐵路支架頂托上方每米寬(梁橫向)設(shè)計(jì)荷載由現(xiàn)澆梁梁體及施工產(chǎn)生動(dòng)荷載、55號(hào)工字鋼自重產(chǎn)生荷載、30號(hào)工字鋼及P50鋼軌自重產(chǎn)生的荷載組成,具體計(jì)算如下:

鐵路上方現(xiàn)澆梁長(zhǎng)度約為10 m,現(xiàn)澆梁梁體施工每米寬總荷載:

55號(hào)工字鋼自重(每米布置 2.5根,單根長(zhǎng)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(hào)工字鋼及P50鋼軌自重為:

單側(cè)鐵路支架頂托每米寬(梁橫向)所受施工荷載為:

取安全系數(shù)2.0,則單側(cè)鐵路支架頂托上方每米寬(梁橫向)設(shè)計(jì)荷載為:

4.2 單側(cè)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(cè)(橋涵)下冊(cè)》知:碗式立桿在橫桿間距為60 cm時(shí),單根承載力為4 t。

單側(cè)鐵路支架頂托每米寬(梁橫向)承載力為:

因 G設(shè)=68.56 t/m＜F頂=72 t/m。

故鐵路支架的承載能力滿足現(xiàn)澆梁施工需要。

4.3 底部C30鋼筋混凝土橫梁承載力驗(yàn)算

單側(cè)鐵路支架每米寬(梁橫向)自重為:

單側(cè)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(yīng)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(xiàn)澆連續(xù)箱梁需要。

4.4 55號(hào)工字鋼橫梁撓度驗(yàn)算

1)跨鐵路段箱梁混凝土面荷載。

2)55號(hào)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(shù)1.2計(jì)算):

撓度驗(yàn)算(55號(hào)工字鋼力學(xué)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(yàn)算

取1 m長(zhǎng)的基礎(chǔ),按最不利(滿載)情況下驗(yàn)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(chǔ)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(shù) 1.3,則:σ=202.705×1.3=264 kPa,小于265 kPa,滿足承載力要求。

5 結(jié)語

寶天高速公路BT5標(biāo)新莊渭河特大橋工程上跨鐵路的1-70 m現(xiàn)澆箱梁,采用支架法進(jìn)行現(xiàn)澆施工,不需要梁體預(yù)制場(chǎng)地和大型吊裝設(shè)備,施工方法簡(jiǎn)單,工序銜接緊湊,對(duì)既有線行車干擾相對(duì)較小。同時(shí)有效的保證了既有線設(shè)備和施工人員的安全,創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]公路橋涵施工手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社,2006.

[2]文望春.高速鐵路橋梁實(shí)現(xiàn)跨越功能的橋式方案設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2008,34(25):330-331.