钢盒新技术在跨铁路连续梁中跨合拢中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 钢盒新技术在跨铁路连续梁中跨合 拢中的应用 摘要：新建大张高速铁路温家窑 特大桥主跨转体连续梁上跨铁路中跨合 拢施工时，采用了钢盒进行合拢段的施 工新技术，合拢段的所有施工均在钢盒 内进行，对铁路行车基本无干扰，不仅 完全确保了铁路行车安全，且不需搭设 铁路安全防护棚，减少铁路封锁要点的 时间及次数，大幅降低了施工成本。 中国论文网 /7/view-12900972.htm Abstract： In the closure for midspan bridges of the swing construction of a continuous beam across the railway of the new constructed Datong-Zhangjiakou high-speed railway Wenjiayao super major -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 bridge， all the construction of closure sections is taken in the steel boxes， which has no disturbance to the railway traffic， not only ensures the safe running of railway， but also has no railway safety protection shed， so as to reduce time and the number of the railway points blockade， greatly reducing the construction cost. 关键词：上跨铁路；中跨合拢； 钢盒；设计；检算 Key words： railroad overbridge；closure for midspan bridges；steel box；design；calculation 中图分类号：U442.5 文献标识 码：A 文章编号：1006-4311（2017） 10-0104-04 0 引言 当连续梁中跨合拢段位于既有铁 路上，施工时将对铁路安全运营造成较 大影响，存在如下施工安全隐患：采用 常规钢模板及支撑时，模板及支撑与既 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 有线接触网距离比较近，电流很容易将 接触网与模板结构之间的空气击穿，模 板钢结构上又有许多尖角和钢铁毛刺。 即使距离较远的情况下，也容易发生电 气尖端放电，这样势必会造成模板结构 带电和电力线路短路；模板钢结构距离 铁路既有线距离比较近，接触网周围存 在很强的电磁场，可能在模板钢结构上 产生感应电压，当感应电压超过安全电 压（50 伏）时，对施工人员的生命安全 造成威胁；合拢段砼浇筑及预应力压浆 时，可能对接触网和通行列车造成污染； 钢筋、砼块及施工工具等不慎跌落造成 接触网断电或威胁行车安全；砼养生用 水和自然降水的水流可能流到接触网和 回流线上，造成模板结构带电。 根据上述存在的安全隐患，铁路 营业线施工安全管理办法（铁运 2012280 号）及太原铁路局铁路 营业线施工安全管理实施细则 （太铁 施2012512 号）相关文件要求，在施 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 工需要采用相应防护措施。按照以往施 工办法，需在铁路上方搭设防护棚，对 接触网采用屏蔽措施，上述措施及施工 期间的营业线施工配合费、安全监督检 查费等费用很大，施工成本巨大，且在 上述防护棚施工及拆除时，本身也对铁 路行车安全造成很大安全隐患。 为了确保铁路运营安全，降低施 工成本，在本项目施工中改变思路，创 造性地提出了预埋钢盒浇筑合拢段的方 法，不仅将大部分施工安全风险转移至 既有线外，同时，三面封闭的钢盒结构 可替代防护棚的安全防护作用，不需搭 设防护棚而大大降低了施工成本。 1 工程概况 新建大张高速铁路温家窑特大桥 连续梁位于 DK73+693.3DK73+870.80 处，采用（48+80+48）m 悬臂现浇+转 体预应力混凝土连续梁跨越京包铁路上 下行线，主跨与既有京包双线铁路上行 线（K274+877.84）相交，下行线 （K274+902.19）相交，呈 42夹角。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 上部结构采用（48+80+48）m 预 应力混凝土连续梁，梁体截面为单箱单 室、变高度、变截面结构，箱梁顶宽 12.2m，底宽 6.4m，顶板厚度 3469cm，腹板厚度 5070100cm， 底板厚度 50100cm。 2 合拢段施工方案的研究及选定 转体箱梁合拢段位于京包铁路上 方，合拢段如按常规的采用挂篮改造成 合拢段模板及支架的方法进行施工，转 体进入既有线上空及合拢段施工期间对 既有线行车安全造成隐患。列为邻近营 业线 A 类施工，且需采取搭设防护棚及 其它防护措施，施工成本高。 为此，在本项目施工时，我们创 造性地提出了采用预埋钢盒进行合拢段 施工的方法，将大部分施工安全风险 D 移至既有线外。即在浇筑合拢段梁段 B10#块混凝土时，在 B10#梁段预埋 1.3m 钢盒，其中锚固于梁体 0.8m，外 伸 0.5m，以保证在转体过程中两段钢盒 不会碰擦，保证转体顺利。转体完成后， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 在中间安装中块钢盒，两端钢盒在底板 设有纵肋，通过纵肋搭接焊接，同时钢 盒底板搭接长度 5cm。在箱梁顶板布置 劲性骨架，骨架上设有横担梁，横担梁 下吊螺纹钢，以保证钢盒的受力安全。 经相关部门评估后将合拢段的施工由邻 近营业线 A 类施工降为 B 类。 3 钢盒设计 中跨合拢段长度 2m，分三段加 工钢盒（130+110+130）cm，每段分三 部分制造，分别为底板、腹板和翼缘板， 钢盒面板厚度为 12mm 厚钢板，加劲肋 厚 10mm。为确保合拢后能形成封闭空 间及钢盒之间有足够的搭接长度，中间 110cm 部分外径与 130cm 部分内径相同 尺寸，同时保证每端搭接长度 5cm。钢 盒构造见图 1 及图 2。 根据梁体 合拢段预应力管道布置，钢盒底板设置 纵横肋，纵肋高度 20cm，横肋高度 5cm，避免对纵向预应力管道及钢筋的 干扰。为加强钢盒与混凝土连接性，在 钢盒板面内侧焊接？准 20 栓钉，栓钉 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 长 20cm。 加劲肋上每隔 50cm 预留一个 2cm 孔穿钢丝绳，将钢丝绳穿过肋板后 庞诒獾荷喜捎米盟 扣锁紧，通 过紧线器调松紧。加劲肋上的吊点集中 在腹板下部，加密布置，间距 25cm。 合拢段中隔板承重采用在临时锁定钢梁 上增加横向吊梁来实现，统一在底部肋 板上按 50cm 间距布置吊点，并用钢丝 绳悬吊，见图 3。 在中间段钢板与两端钢板间涂耐 候结构胶密封，防止水及水泥浆流入线 路。 4 计算工况 4.1 验算指标 Q235 钢： fy=215MPa，fv=125MPa T32 精轧螺纹钢： fy=650MPa 变形值小于 L/400。 4.2 计算模型 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 计算模型见图 4。 4.3 荷载计算 合拢段长 2.0m，合拢断面顶板厚 43cm，底板厚 50cm，腹板厚 50cm，合 拢段中间有 1.0m 厚横隔板，中间留人 孔。 由于边块钢盒腹板已锚入 B10#块混凝土梁体，其自重有一部分由 已浇筑梁段承担，钢盒自重取一块边盒 和一块中盒的组合：GZ=56.35kN。 横隔板（长度 1.0m，扣除人孔） 。 面积 A1=24.11m2，则得自重 G1=24.1126=626.86kN 直线段（长度 1.0m） 。 面积 A2=11.73m2，则得自重 G2=305.0kN 内模重。 内模采用竹胶板加方木的组合模 板，取 q=1kN/m2 箱室内壁周长：S1=15.54m2； 人孔内壁周长：S2=6.42m2； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 隔板侧壁面积：A3=9.11m2； 则：G3=（S1+S2 ） q1.0+A3q=31.05kN。 人员、施工料具运输及材料堆 放荷载。 查路桥施工计算手册：取 2.5kN/m2，按作用于底板计： N=2.56.42=32kN。 浇筑混凝土时冲击荷载：取冲 击系数 1.05。 GS1=0.05（G1+G2） =0.5（626.86+304.98 ）=46.59kN。 浇筑混凝土时振捣荷载。 查路桥施工计算手册：取 2.0kN/m2，按作用于底板计： GS2=2.06.42=25.6kN。 4.4 荷载组合 查路桥施工计算手册：按表 1 进行荷载组合。 5 钢盒承载计算 5.1 横担梁 假定所有荷载通过螺纹钢吊杆传 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 递于横担梁上，则： S=1.2GZ+1.2（G1+G2） +1.2G3+1.4N+1.4（GS1+GS2） =1.256.35+1.2（626.86+304.98 ） +1.231.05+1.432+1.4（46.59+25.6） =1368.95kN T32 精轧螺纹钢最大承载力： F=Afy=804.2650=522.73kN 则需要 T32 精轧螺纹钢数目： n=S/F=2.61，取 n=4，即在劲性骨架上 设置 2 根横担梁，每根横担梁上设置 2 颗扁担梁悬吊 T32 精轧螺纹钢吊杆， 每根吊杆承受拉力： F=1368.95/4=342.24kN 横担梁以简支梁计算，采用双 I25#b 工字钢组合截面，横担梁自重： 1.31kN/m，截面积：A=107cm2 ，惯性 矩：I=10560cm4 ，W=845cm3 。 横担梁计算简图见图 5，应力计 算结果见图 6，图 7，位移计算结果见 图 8。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 计算得横担梁： 最大应力： 154.1MPafy=215MPa，满足！ 最大剪应力： 41.3MPafv=125MPa，满足！ 最大竖向变形发生在悬臂端： 4.96mm1500/200=7.5mm，满足！ 支点间最大竖向变形： 2.73mm1538/400=3.85mm，满足！ 5.2 劲性骨架 劲性骨架采用双32b 槽钢组合截 面，截面积 A=110cm2，惯性矩： I=16288cm4， W=1018cm3，SX=605cm 3。 横担梁置于劲性骨架上，取中支 点最大反力处：373.3kN。 劲性骨架锚固于箱梁顶板，按简 支梁计算：跨径取 2.0m。 最大弯矩： M=PL/4=373.32/4=186.65kN m =M/W=186.65103/1018=183.35MPaf -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 y=215MPa，满足！ 最大位移： y=Pl3/144EI =373.310323/（14421010916288 10-8） =0.6mm2000/400=5mm，满足！ 5.3 计算结果 转体钢盒强度及变形都满足施工 要求。 6 结束语 连续梁合拢段预埋钢盒施工新 型施工工艺及方法，钢盒作为合拢段的 模板，合拢完成后成为桥梁结