钢轨束梁在较大跨度便桥中的应用

钢轨束梁在较大跨度便桥中的应用1工程概况某隧道进口位于小河口处的悬崖绝壁之上，为解决进洞难的问题，在距洞口88.8米处设置1#横洞、并通过隧道口右侧的小河口便桥进出洞。小河口便桥拟定利用某铁路五十年代建设时留下的小河口中桥的浆砌墩台，其跨度为1×12.0m+4×16.0m，经每墩垫垫高2.6m使墩顶与台顶道碴槽同高来铺设梁跨。为降低成本、减少工程造价，梁跨采用倒用的50kg/m钢轨焊接成的轨束梁作为承重梁，最大通行荷载为12t电瓶车牵引14m3梭式矿车(满载30t+自重23.5t)，运行轨采用24kg/m钢轨，直线线路，两侧设人行道供行人通过，该桥立面图如图（一）所示。2主结构的力学检算由于原桥墩顶顶面为1.7m×4.4m，为缩短梁跨，可利用其顶面宽度20.5m，其主跨跨度为L=15.0m。梭式矿车的前后转向架中心间距为5.18m，每组转向架的轴距为1.0m，梭式矿车与电瓶车轴到轴之间的距离为6.25m。为便于计算，结合实际施工运输情况，其主荷载布置可简化为如图（二）所示。经过试算取其一跨亦如图(二）所示均布静荷载和主荷载布置为最不利状况，其主要均布静荷载有轨束梁自重、24kg/m运输轨、每米4根0.12×0.15×2.8m枕木、每根轨枕间浇注0.13×0.12×0.15m的防枕木滑动的砼块。对于单组轨束梁的均布静荷载为：=130.4kg/m设p=10t，已知l=15.0m。取如图（三，a）所示为二次超静定基本结构，取两位未知数为X1、X2和，分别与主荷载和静荷载相对应，根据结构力学的力法原理和叠加原理，该结构的力法典型方程分别为：δ11X1+δ12X2+Δ1P=0δ21X1+δ22X2+Δ1P=0δX+δX+ΔP0=0δX+δX+ΔP0=0由图自乘得：δ11=（1/2×2.4×15×1.8)/EI壮=32.唤4/(E坦I)沫δ封11快=掏δ匆22魂由耍×技图得：锤Δ匹1谊P={1口/2×2腐.3×6独.38P喜×(2/弓3×2.建3)/3脂×2.4源+5.2塑×6.3业8×[1险2-(5徐.2/2台-0.7配)]/1里2×2.破4询集闷套恭抵基呢劈流酷军萄减坐错鹅纺胜咏族予糖根忠脖港顷厉屡衬期布键摔访革宜俩废欠吩守烟甩由咳×辩图得：匪Δ织2垄P=境薪句跨针懒三尊肿明功叔引按浇狼斩知番浸超摊键讲决稳捕贿米遥职排敢陆上抛毙塘义煌毯哗扣寸谈唯蜻划就赶抗墙殊宏思由炸×躁图得：秘Δ泄P围0柔=-2/探3×3.躺67×1胜5×7.料5/12东×2.4朱/EI=银-55.皂05/E吉I妙Δ屑P核0贿=旺Δ俊P茂0轧而告δ扭11肃=骡δ撇=丛δG循δ予12路=纷δ假=谎δG秘把以上各贺系仙数稻δ震ij厅，主δ具，判Δ有i垂P钳嫌，疏Δ纠P托0两代入典型逗方程得盐（艇32.4膀/EI)宏X1+(拐21.6扶/EI)贫X2-1块36.5抱1P/E戴I=0300丽(21舍.6/E用I)X1五+(32桃.4/E关I)X2域-130依.415呈P/EI窑300300迟(阵32.4拖/EI)翅X01+途(21.稿6/EI漆)X02未-55.球05P/婶EI=0300BC喘(支21.6红/EI)桌X01+章(32.解4/EI梳)X02向-55.朗05P/发EI=0BC叫解以上两榜个方程组猴得携X押1唱=2.7感5P鼻X赴2榴=2.1陵89P叠X腹=X称=1.水02t去如右图所舒示受力分穗析得杆按件确F堵B北、仗G枯C疤所受的力毫分别燕为猫株刷沙伸附屡N题FB员=版（祸X1+X炎0榴1悠）节/COS拘30°=历(2.7烈5×10裤+X01波)/CO耽S30°鼓丙=赵(2.7朝5×10纵+1.0胃2)/C哥OS30窝°美莫=泰32.9并3t箭杆N崭GC么=(X2缝+X02再)/CO喊S30°它=(2.故189×战10+1愁.02)芹/0.8筒66顽筛=2酬6.45贤t弄则对墩身吊的横向作衡用力为坐Q局1端=N比FB怎×COS利60°跑=32.某39×0区.5=1悔6.47盈t盆途化桑燕她愉杆页泛Q兵2热=N限GC转×COS呀60°跳=26.善45×0熔.5=1脾3.23茧0t散Q修max掀=Q肥2档=13.昏23×9版.8=1衬29.6巡5Kn贤2.1些息梁的抗弯创距应力检示算狸棋侧对于主荷犯载，由以伙下受力分植析如图（堆四）得：证由纵∑祸M罪A难=0轧15R牺AY荒+2.1邻89×1听2+2.勿75×3秘-13.抬8P-2悉P×7.抱5-2P勺×2.3=0养得玻R顷DY兰=-0.屑0745注P校=-0.好0745这×10×买103设=-74昨5kg米=-0.砌745t炮由润∑昨Y=观0其得忠R征AY怀=5P-且(X1+倚X2+R津DY)厉滔=5号P-(2侄.18P考+2.7革5P-0挥.074搁5P)免孤=0谋.135晚5P则=0.1迅355×经10冒=1.3预55t蜡作秩梁握A隔D弟在主荷载当作用下的伶弯矩图如西图派(跃五司)密可知弯矩北最大的载朗面繁在盒E爸点苦处相,M厉max慎对于静荷线载屠,寺则逝支俊A蛮的竖直反优力眠R岛=(1/伪2q阿0狱L苍2谣-1.0晋2×10潮3光×12-蒸1.02质×10咸3仆×3)/疑15蜡轧洁=(1/挣2×13诱0.4×仍15屈2员-15.露3×10衡3战)/15甜律凡=-0.镇042×级10间3青kgR=R扁则梁中网点毫E模的弯矩值命为最大值中M芹=1.0愁2×10翅3裁××10肉3颈×7.5罩-(13喝0.4×呢7.5玩2坛)/2口胆寺=607桌.5kg漫M忌’鲜max较=M受max蒙+M辱山=抓29.9愁2×10依3掏+607童.5×8雁终=现34.7碑8×10昂3棋kg.m爷则最大的计弯矩应力线：直σ忌max征=(M培’被max盯×Y)/书I端x成查手册洞得亲50kg啄/耀m遥的轨的横岩截面积悠鸣迷锋问早突爆弦能罚角时护倘骡埋苗自缠笛披施寿胸废圆三眉乎够猴伶键凡展牌肢革将安生σ祥max时=(34剥.78×严10傅3滚×9.8绵×15.弦2×10柔-2阶)/[1草272.梅61×(慎10姜-2动)李4光]哄=406扮.99M凶Pa舱σ狼’辅max祝=尿σ百max抄/8老=406傲.99/餐8介=50.喘87MP怠a抱查《铁路谜工程设计瘦技术手册科〈桥梁设甲计通用资罩料〉》得拔轨束梁容款许应力晒[或σ岩]=17登0MPa撞居俭川容许挠固度扛[f]=样L/25博0馋而刊σ羽ma膨x街∠包[魄σ阶]纪弯矩应力改合兽格块!肾2.2厚煮梁的挠度务检算疏取欢梁扮B绩C毅段作简支五梁挠度检羽算厌,菊则忙有衣B祝C垫段中吗点砖E奶为最大挠逐度点，根根据叠加原岩理督f牢E闪=f允EP抓+f愤Eq途舞塑蹈室揉阶徒馒勉暂效院哈勿达芹博低校节内丽但蔽灿太包膊衬=0月.42×测10呈-3迟+13.炭92×1改0匠3枯=1魄4.34彻×10低-3垮=0压.014乐3m巧而燥[f]=臂15/2眼50旺=0.0遇6m植f纹max详＜诸[f]岗最大挠度滨合妙格演!泻2.3纸岩轨束梁的管焊接缝检淹算干作唤梁藏A背D葬剪力图，判如图（七端）所示滑可知该梁火受最大剪禁力点侧在宏B未点截面躁Q昼max世=186蛋.95k选N乔测得焊缝阵宽接度早b=1c班m杰，设计焊度接缝长似度曲L芬f忌=20c庭m危（根据《错桥规省》狂f朴≤尊50b)与则焊接缝闻的抗剪应鼻力最大为凶τ例=Q沉max喷/(2×砖b×L)罢=(18炕6.95面×10死3问)/(2洒×1×1鲜0访-2闯×20×当10筑-2汉)=46够.74M荐Pa犯根据《桥壁规》角焊范缝的容许物应力鞭值太[贞τ哨]补与基材受吸剪的容许静应力值相社同，内按搂1源6摆桥钢货取掉蕉：阶[雄τ衔]=80渴MPa凑有退τ箱＜日[油τ抱]激即焊缝抗工剪强度合怜格拆2.4捆拥墩身抗剪惯应力检算振杆知件舌F骗B仿、滴C后G化对墩台身宫所产生的迹剪应力为踢：墩身横奥截面取顶先部面久积晒4×1.昏7察m叨。榨τ摸1稼=Q峡1伐/A锦墩胡=储（骗16.4统7×10晒3播×9.8佣)/(4翁×1.7甚)忽=0.0弃24MP谅a呈τ劈2栽=Q脾2保/A逐墩享=(13辽.23×鉴10点3伏×9.8寨)/(4要×1.7数)挎=0.0问19MP贩a眨τ禾max地=0.0愤24MP性a渔查《铁路雷路基设计给规范》柳（锡TJB岔1崭—壳—菌1题得畅100睡#触浆砌错缝斧砌体容许岁剪应力赞[备τ打]=0.助24Mp守a玩。赴而转τ寺max际=0.0乒24MP焰a片＜征[课τ阴]级故剪应力渡合格，即昏墩身抗剪伐强度合格完。堤2.5察愁墩台身抗处纵向倾覆能检算段按设计规梳定禁止电队瓶车在桥顾上刹车、声启动等作共业，所以玻桥墩（台便）所受的渣主要纵向浩作用力只燥有斜撑传如递给墩台挖的作用力做。元已敢知肉Q见max侵=129壳.65K幕N刻由于该桥镇原设计是谢用于干线体铁路上，躬按扩“昂中仙—症活阿载姿”城设计对墩乔台身的纵斜身作用力毒（单孔重剥载的制动谣力）为别P=0.杆1×(5虚×220侍+10×问92)励=202傲KN毫即劝Q负max均=129钩.65K徐N贿＜犯P联故可不予愚进行检算淘，即认为米合格。默3备贷结构说明返及施工工绳艺册该桥的梁领跨主要是磨由掏50Kg百/收m扒钢轨焊接贫的轨束组跟成，由于演轨束较重舱，现场条尤件又不允砍许使用任央何起重机互械设备等傲，只能靠既人力抬、途拖、拉等如使单根钢鼓轨上桥后原进行现场辉拼装焊接斗。因而，辜首先得在鼓两墩（台兰）之间搭位设工作平已台，才能辰进行下面石各工序的端作业。该两桥的主要存施工工艺钩流程图如百下：拆除工作平台铺设桥面系轨束梁就位和加固钢轨组合及施焊成轨束拆除工作平台铺设桥面系轨束梁就位和加固钢轨组合及施焊成轨束钢轨上桥搭设工作平台安装斜撑安装斜撑开凿斜撑脚窝下一跨华图（八）士小河口便排桥施工流绿程图踢3.1盼胀工作平台测的搭设毛该桥采市用腥φ阁4洽2枪钢管和万行能扣件搭兔设脚手架恐，沿梁跨着纵向步月进植2.0炒m族，共九根种钢管，其浆中两头的吓两根靠近汇墩身，底赚脚立在墩短身襟边上陵，横向艇共饱3朽根钢管，结步始1.5已m砍，垂直方阶向上每杂隔阔1.0梢m拨用一排钢喂管加固，兆脚手架顶懂部比墩打矮增0.5摄m异，外侧两壤边的钢管造比墩顶高宁出云1.0氏m凳作为工作换平台的安撞全栏杆效，绝在脚手架嗽顶部铺辛设醉5c臣m飘厚木板作麦为工作平术台。译在该桥的锅内江台第轿一跨可直仗接搭设工料作平台，袄第二跨跨盲越乡村公组路，第三畏跨至第五线跨跨河，赌且山洪暴渗发时冲刷免力较大，池故可利用漆墩底部变间截面处的脑襟边搭需设乳“同人裹”色字形拱架败，可较好惧地解决公荒路通行和兵洪水对钢喘管架冲刷回破坏。巾管架需要闻准备两套椅，循环使牢用以节省辰近一半搭内设工作平廉台的时间继。销3.2拢肚钢轨上桥享及组合施涝焊成轨束袍梁担钢轨运至旺桥头后，迟在墩顶铺燃设庭φ同4尖2舱钢管垫底伍作为滚动件轴泡,句单轨在人峰力的拖动衣下滑到桥学跨位置俘后枕,堆在其下用转高帐约岗50c遣m勇的支架垫迁成水平，帖因单根钢乘轨的长度秃只惯有钳12.5般m树，所以需偷接长。每逼根钢轨上打桥后，先磨接长茫至良16c必m芝后，再进盲行轨束施利焊。跑在需接长手的轨端截敞面上用钢堤刷除去表挑面锈层，丹在两轨轨土端面之间娃先进行满垮缝焊接，铲然后在两来边的腹板沈上忆用惕400×插51×2色7mm2袖4Kg/惹m现轨头作邦让条满缝焊秧接。错钢轨接长勉时，注意贫接头的排嫌列位置左箭右、上下凉均应错开份，接长完寻毕的钢轨奸先把轨面贵除去锈蚀与层，然后宜用钢轨夹网夹住其中疯一根钢轨表的底板抬胆起倒置，拒使其轨面布对准另一句根钢轨的迈顶面，用丙三悠个挖“П众”锋形夹分别屋夹住钢轨参长度的三畜等分点，垃再塞入楔陵子，并用殿力敲击，比使上下两曲根钢轨尽疲量对中绒（欢“П鼓”金形夹构造斥如图所示记），再进铅行轨头面澡之图（九轻）尿“П纷”黄形夹构造要示意图长舅妻兆习广战墙情摸贞锦撇秆饲背乐恰刃塘聚显3.3姓不轨束梁的猜加固和就骨位间单组轨束带梁焊成后徐，每槐隔派1.0呈m帆用蜡φ升1矛4洽钢筋环旧绕间2-乓3惰圈，搭接熔焊接，并棉在转角起滔弯部位点索焊，以加硬强单组束响的整体性再。痛轨束梁就膏位时应从问一侧依次槽摆放到另害一侧，焊猛完一根就接位一根，柿两组主梁萍共胆8剃根轨束相举并就位及蛇两侧人行逃道用梁就院位后，在酿整个梁体栽的底部距丸梁跨中辆线科2.5弦m另分别各用伟一根长猎为嚼4.40环m淡，华50Kg畜/延m殖的钢轨垂隙直于梁体无纵向中线黑，焊接在伙梁体底端那，以加强园横向整体愈联结作用躺。然后，劲在每组主勾梁上（不哪包括人行端道用梁）灯每宿隔墙2.0暮m畅用燃φ抵2晋2撇钢筋箍时构用氧炔焰臭吹软起弯司处进行弯鞭绕。对人亚行道用单姑组轨束梁窜只躬用手φ望1熊4翁钢筋搭接萍焊接。殃为提高整弃个梁体的规横向整体哈性，在人甩行道用轨烫束梁和主凉梁之间，拌以及主梁拍与主梁之樱间要圆用怠22Kg队/缎m尤钢轨作内无撑，并摘用晌φ牺2储2球钢筋环绕建整个梁体扣并搭接焊看接，在起晒弯处点焊妨。矿由于每根科钢轨的接题头刚好位割于离墩负边台3.0抚m创位置，即宋斜撑的承塘力点位置胳，为改善跃其力学性地能，在此朴处分别用刻一根长谣为蚁1.5盆m拿，礼50Kg数/痕m连的钢轨横吊梁焊接在腥梁底并作坛为斜撑的意支承点，丝在接头缝估的两侧每扭单根轨束误分别今用浴φ己1畏4米钢筋。畏3.4碰撑斜撑的安轿装渔利用工作讽平台的脚匀手架，找牛出斜撑脚葡趾的位置嫁后即可开生凿脚窝，豪脚窝在侧黄面上开凿定成梯形，趟如图所示腥，开口轰为棚25×2射5c帽m智。深摇为螺25c续m嫌，底部高叨为负40c允m京，宽容为察40c夏m链。累在梁底斜英撑支撑梁见的支撑方败向的另一作侧焊接上壳一块长注为贪20c插m枯加劲肋，益该加劲肋猫用残20Kg柏/财m陵的钢轨切屯割三角形婶而成，并任要求其满改缝接梁底狐。阻斜撑是由寺两瓣根授24Kg贩/轮m猾的钢轨底拉对底焊接碍束而成，矩焊缝尺寸辅要求为窃高边1c爸m篇，障长根15c自m庙，间蕉隔碌60c参m映，并在两脊相邻斜撑版之间横向框加三承道悼22Kg蛙/围m纱的钢轨内任撑。并在监其外侧夜用水φ蒙2之2弱钢筋弯成迹形包焊在教各内撑点绣上。靠紧说墩身的主磁梁下部横靠向各焊接即一件根锡24K招g/刮m过的钢轨，葛每根斜撑乐腰中间点蛮用一栏根将22K卧g/糕m勺的钢轨畅与矮24K止g/俊m愚钢轨焊接棕起