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        里程較短鐵路專用線簡支梁設(shè)計方案的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)分析

        2021-06-30 06:57:30
        工程技術(shù)研究 2021年9期
        關(guān)鍵詞:箱梁支架分析

        程 戈

        中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司太原設(shè)計院,山西 太原 030013

        隨著國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)鐵路專用線建設(shè)的指導(dǎo)意見》以及地方關(guān)于“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”“公轉(zhuǎn)鐵”等一系列文件的出臺,鐵路專用線建設(shè)項目日益增多,專用線在跨越起伏地帶時常采用鐵路定型圖中標(biāo)準(zhǔn)孔跨T梁的設(shè)計形式,施工方法多為預(yù)制架設(shè)法或價購梁架設(shè)法。線路里程較短的鐵路專用線中涉及的簡支T梁數(shù)量較少,若采用預(yù)制T梁架設(shè)設(shè)計方案,則會出現(xiàn)制存梁場建設(shè)費(fèi)用攤銷過大,而無法實施的問題;若采用價購T梁架設(shè)設(shè)計方案,則會因數(shù)量較少、超限遠(yuǎn)距離運(yùn)輸,而出現(xiàn)無法運(yùn)抵現(xiàn)場的問題。存在上述問題時可以采用非標(biāo)準(zhǔn)簡支箱梁現(xiàn)澆的設(shè)計方案,施工方法多為支架現(xiàn)澆法或移動模架現(xiàn)澆法。文章著重分析了簡支T梁、簡支箱梁結(jié)構(gòu)形式下不同設(shè)計方案的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo),提出了不同條件下適宜里程較短專用線橋梁工程的簡支梁設(shè)計方案。

        1 簡支T梁架設(shè)設(shè)計方案技術(shù)及經(jīng)濟(jì)分析

        山西呂梁北煤炭某專用線工程線路正線全長4.844km,接軌于呂臨支線呂梁北站呂梁端咽喉西側(cè)。全線設(shè)計橋梁共4座,總長度為451.98延米,其中單線橋梁共3座,總長339.44單延米;雙線橋梁共1座,總長112.54雙延米,橋梁分布表如表1所示。

        表1 橋梁分布表

        按照鐵路橋梁一般設(shè)計,簡支梁采用定型圖標(biāo)準(zhǔn)孔跨T梁,需架設(shè)15孔即30片T梁。考慮采用簡支預(yù)制T梁架設(shè)設(shè)計方案或簡支價購T梁架設(shè)設(shè)計方案施工。

        1.1 簡支T梁架設(shè)設(shè)計方案技術(shù)分析

        對于簡支價購T梁架設(shè)設(shè)計方案,預(yù)制T梁均由距項目最近的太原市向陽店梁場供應(yīng),運(yùn)輸可以采用鐵路運(yùn)輸和公路運(yùn)輸兩種方案。如果采用鐵路運(yùn)輸需經(jīng)太原北站、太原樞紐、太中銀線和呂臨支線至呂梁北站運(yùn)入該專用線工程。但是由于預(yù)制T梁數(shù)量太少、呂臨支線全線不允許運(yùn)載超限貨物且沿途沒有合適的可裝卸T梁車站可以中途轉(zhuǎn)運(yùn),只能采用公路運(yùn)輸至現(xiàn)場存梁場,公路運(yùn)輸全程220km。結(jié)合以上結(jié)論,兩種簡支T梁設(shè)計方案技術(shù)分析對比結(jié)果如表2所示。

        表2 簡支T梁架設(shè)設(shè)計方案技術(shù)分析對比表

        1.2 簡支預(yù)制T梁架設(shè)設(shè)計方案經(jīng)濟(jì)分析

        簡支預(yù)制T梁架設(shè)設(shè)計方案中每單線孔T梁的費(fèi)用主要包括T梁預(yù)制費(fèi)和建設(shè)梁場攤銷費(fèi)。其中,32mT梁預(yù)制費(fèi)為23萬/單線孔,24mT梁預(yù)制費(fèi)為16萬/單線孔,而一處具有5個制梁臺座和30個存梁臺座的小型T梁制存梁場,建場費(fèi)用經(jīng)測算為719.82萬元。由上可知,若該項目采用簡支預(yù)制T梁架設(shè)設(shè)計方案,則1孔T梁費(fèi)用為(2314+161+719.82)÷15=70.52萬元/孔。

        1.3 簡支價購T梁架設(shè)設(shè)計方案經(jīng)濟(jì)分析

        簡支價購T梁架設(shè)設(shè)計方案中1孔T梁的費(fèi)用主要包括T梁出廠費(fèi)、運(yùn)抵現(xiàn)場的運(yùn)雜費(fèi)、存梁場攤銷費(fèi)。其中,32mT梁出廠含稅價約為36萬/單線孔,24mT梁出廠含稅價約為28.5萬/單線孔。公路運(yùn)輸距離為220km,運(yùn)雜費(fèi)率為1.5元/(t·km),裝卸單價為8.4元/(t·次),保管費(fèi)率為1.1%,則每噸混凝土T梁的運(yùn)價為(2201.5+8.4)1.011=342.12元/t。每孔32mT梁重量為268t,每孔24m T梁重量為190t,則每孔T梁運(yùn)雜費(fèi)計算如下:24m T梁為190t342.12元/t=6.5萬元;32mT梁為268t342.12元/t=9.16萬元。同時,還需設(shè)置一處具有30個存梁臺座的小型T梁存梁場,建場費(fèi)用經(jīng)測算為179萬元。由上可知,若該項目采用簡支價購T梁架設(shè)設(shè)計方案,則1孔T梁費(fèi)用為[(36+9.16)14+(28.5+6.5)1+179]÷15=56.42萬元/孔。

        1.4 分析結(jié)果

        (1)技術(shù)分析結(jié)果。結(jié)合上面的分析,按如下權(quán)重比例對上面的兩種設(shè)計方案進(jìn)行評估分析,評估系列表和評估結(jié)果如表3、表4所示。

        表3 簡支T梁架設(shè)設(shè)計方案評估系列表

        表4 簡支T梁架設(shè)設(shè)計方案評估結(jié)果

        根據(jù)表3、表4可知,該項目采用簡支預(yù)制T梁架設(shè)設(shè)計方案較為適合。

        (2)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果。由以上分析結(jié)果可知,該項目簡支價購T梁架設(shè)設(shè)計方案較簡支預(yù)制T梁架設(shè)設(shè)計方案每孔減少14.10萬元,在經(jīng)濟(jì)性方面有優(yōu)勢。一般專用線鐵路項目中,當(dāng)橋梁孔數(shù)較多時若采用預(yù)制T梁架設(shè)設(shè)計方案,為與架梁速率匹配,最少需設(shè)置一處具有12個制梁臺座和96個存梁臺座的中型制梁場,建場費(fèi)用約為1200萬元。若采用價購T梁架設(shè)設(shè)計方案,運(yùn)輸距離按照100km費(fèi)用為4.3萬元/孔,并設(shè)置一處具有40個雙層存梁臺座存梁場,建場費(fèi)用約為300萬元。綜合以上數(shù)據(jù),可以列恒等式計算得出兩種方案的臨界孔數(shù),設(shè)需橋梁工程的單線孔數(shù)量為x,則有

        解得x=52孔,即需要104片T梁。根據(jù)以上結(jié)果,該項目采用簡支價購T梁架設(shè)設(shè)計方案較為合適。

        (3)綜合意見。綜合以上分析,對于該項目,雖然簡支價購T梁架設(shè)設(shè)計方案在造價上有優(yōu)勢,但是在安全性、可操作性上均無法滿足要求,而簡支預(yù)制T梁架設(shè)設(shè)計方案又存在經(jīng)濟(jì)性差、操作困難的問題,因此需要進(jìn)一步研究簡支箱梁設(shè)計方案。

        2 簡支箱梁設(shè)計方案技術(shù)及經(jīng)濟(jì)分析

        該項目橋梁工程簡支梁若采用非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)孔跨箱梁,需設(shè)置15片箱梁,考慮采用支架現(xiàn)澆箱梁或移動模架現(xiàn)澆箱梁設(shè)計方案施工。

        2.1 簡支箱梁設(shè)計方案技術(shù)分析

        簡支箱梁設(shè)計方案技術(shù)分析對比結(jié)果如表5所示。

        表5 簡支箱梁設(shè)計方案技術(shù)分析對比表

        2.2 簡支支架現(xiàn)澆箱梁設(shè)計方案經(jīng)濟(jì)分析

        簡支支架現(xiàn)澆箱梁中1孔箱梁的費(fèi)用主要包括支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁費(fèi)、支架地基處理費(fèi)和鋼結(jié)構(gòu)支架的攤銷費(fèi)。其中,支架現(xiàn)澆1孔預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁費(fèi)用經(jīng)測算為37.12萬元。該項目平均墩高為20m,每孔支架的地基處理費(fèi)用經(jīng)測算為8.53萬元。鋼結(jié)構(gòu)支架主要采用貝雷梁、工字鋼及鋼管柱搭設(shè),每孔支架總重為100.63t,經(jīng)測算費(fèi)用為18.43萬元/孔。由上可知,簡支支架現(xiàn)澆箱梁設(shè)計方案中1孔箱梁費(fèi)用為37.12+8.53+18.43=64.08萬元/孔。

        2.3 簡支移動模架現(xiàn)澆箱梁設(shè)計方案經(jīng)濟(jì)分析

        簡支移動模架現(xiàn)澆箱梁中1孔T梁的費(fèi)用主要包括移動模架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁費(fèi)、移動模架安拆費(fèi)和移動模架的攤銷費(fèi)。其中,移動模架現(xiàn)澆1孔預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁費(fèi)用經(jīng)測算為42.41萬元,箱梁移動模架安拆和縱移的費(fèi)用經(jīng)測算為9.42萬元/孔。該項目移動模架至少需2臺,以每臺重150t,綜合單價1.5萬元/t考慮,并按照原價的40%回收,經(jīng)測算移動模架的攤銷費(fèi)為(2×150×1.5×0.6)÷15=18萬元/孔。由上可知,該項目移動模架現(xiàn)澆箱梁法中1孔箱梁費(fèi)用為42.41+9.42+18=69.83萬元/孔。

        2.4 分析結(jié)果

        (1)技術(shù)分析結(jié)果。結(jié)合以上分析,按權(quán)重系數(shù)對上述兩種設(shè)計方案進(jìn)行評估分析,評估結(jié)果如表6所示。

        表6 簡支箱梁設(shè)計方案評估結(jié)論表

        根據(jù)評估表結(jié)果,該項目采用設(shè)計方案支架現(xiàn)澆箱梁設(shè)計方案較為適合。

        (2)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果。由以上分析結(jié)果可知,該項目采用簡支支架現(xiàn)澆箱梁方案較簡支移動模架現(xiàn)澆箱梁方案每孔減少5.75萬元,在經(jīng)濟(jì)性方面有優(yōu)勢。值得注意的是該項目中平均墩高為20m,隨著墩高的增大,其支架和地基處理的費(fèi)用也會逐漸增加。經(jīng)測算墩高每增加1m,經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相應(yīng)增加1萬元/孔,可以列恒等式計算得出兩種方案的臨界墩高,設(shè)需墩高為(20+x)m,則有

        解得x=5.76m,一般情況下當(dāng)平均墩高低于25m時,建議采用簡支支架現(xiàn)澆箱梁設(shè)計方案,根據(jù)以上結(jié)果,該項目采用簡支支架現(xiàn)澆箱梁設(shè)計方案較為合適。

        (3)綜合意見。綜合以上分析,該項目最終決定采用簡支支架現(xiàn)澆箱梁設(shè)計方案。

        3 設(shè)計方案總結(jié)

        以32m標(biāo)準(zhǔn)孔跨簡支梁為例,箱梁方案較T梁方案梁體截面寬度由4.9m變?yōu)?.1m,上部結(jié)構(gòu)增加88.45t/孔,設(shè)計參數(shù)如表7所示。由于上部荷載增大,造成橋梁工程下部結(jié)構(gòu)工程量相應(yīng)增加,經(jīng)測算,綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)增加0.16萬元/延米。四種設(shè)計方案每單線孔的造價明細(xì)如表8所示。

        表7 32m單線簡支T梁、簡支箱梁設(shè)計參數(shù)表

        表8 四種設(shè)計方案造價明細(xì)表(每單線孔)單位:萬元

        綜合以上分析結(jié)果可知,對于一般里程較短專用線的橋梁工程,當(dāng)簡支梁孔數(shù)不足50單線孔且價購T梁具備運(yùn)輸條件運(yùn)距較短時,推薦首先采用簡支價購T梁架設(shè)設(shè)計方案;當(dāng)價購T梁不具備運(yùn)輸條件且平均墩高不大于25m時,推薦采用簡支支架現(xiàn)澆箱梁設(shè)計方案,以滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)的要求。

        4 結(jié)束語

        在專用線鐵路建設(shè)中,設(shè)計人員在設(shè)計橋梁工程簡支梁方案時,要結(jié)合項目的特點從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā),經(jīng)綜合分析確定最終設(shè)計方案。特別是對于里程較短的專用線橋梁工程,在一定條件下選擇非標(biāo)準(zhǔn)簡支箱梁的設(shè)計方案也可以實現(xiàn)較好的技術(shù)效果及經(jīng)濟(jì)效益。

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