重載鐵路既有線架空加固樁的設計驗算

摘要：以重載鐵路既有線某框架橋為工程實例，介紹了采用鋼便梁架空加固線路時，鋼筋混凝土樁的受力及穩定性驗算，為類似既有線施工提供經驗參照。

關鍵詞：鐵路既有線；架空加固；鋼筋混凝土樁；驗算

1、工程概況

在重載鐵路既有線上工頂進施框架橋，框架橋凈高為8.7m，框架橋頂板頂至下行線軌面高差1.01m。在鐵路營業線上施工，保障鐵路運營安全是管理的關鍵。

2、施工方案設計簡介

采用架空鐵路既有線方法施工，主跨采用1組D24鋼便梁，副跨采用I40工字鋼， D24施工便梁由4個高位樁基承臺進行支撐。并設置16根Φ1.5m人工挖孔樁防護樁，樁基礎埋置深度不小于8米，樁為C25鋼筋砼樁。（見圖1）

圖1（線路架空加固立面圖）

3、方案驗算

3.1荷載計算

鐵路列車堅向靜活載采用“中-活載”，荷載分布如圖2。

圖2：（架空便梁荷載分布圖）

N=220×5+92×17=2664（KN）；

D24型便梁自重：504.5618 KN；

單側一個承臺受力F：

動力系數：

堅向活載：

承臺自重：

其中V=6.6×6.6×sin(52.33°) ×2=68.9592m3。

離心力：按設計時速60km/h，曲線半徑R=600m計算

集中活荷載N

分布活荷載N

每個承臺承受的離心力

離心力對承臺產生的彎矩

每個承臺底面承受堅向力：

承臺為偏心受壓，偏心造成的彎矩為：

考慮最不利荷載組合，承臺底面承受的堅向力N、彎矩M：

3.2單樁承載力驗算（按摩擦樁計算）

其中

其中： —樁的容許承載力（KN）；

—樁身截面周長（m），這里U=3.14×1.8=5.652m；

—各土層的極限摩擦力（kPa），粉細砂取55 kPa，泥巖取200 kPa；

—各土層厚度，粉細厚度為2.96m，泥巖厚度5.04m；

A—樁底支承面積（m2）， A=3.14×(1.8/2)2=2.5434 m2;

—樁的埋置深度(m)，值取8m；

—樁底地基土的容許承載力（kPa）；

—地基的基本承載力（kPa），值取500 kPa；

—深度修正系數，值取4；

—基底以上土的天然容重的平均值（kN/m3），值取18 kN/m3；

—取 的一半；

—樁底支承力折減系數，值取1.0。

結論： ≤ =5422.75KN，即單根樁就可滿足堅向承載力。

3.3穩定性驗算

此構件穩定性在于偏心受壓和離心力產生的彎矩，現將彎矩分配到四個樁進行驗算。（C30砼）

挖孔樁徑D=1.8m；

計算樁身內力：

其中

其中

，故

樁身截面積

鋼筋截面積

混凝土壓應力：

，樁基穩定性符合要求。

4、結論

經驗算評估，保證了重載鐵路既有線的運營安全和施工安全，取得了良好的經濟效益和社會效益。

參考文獻:

⑴建筑施工手冊》；

⑵《鐵路橋梁鋼結構設計規范》（TB 10002.2-2005）；

⑶《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范》（TB10002.3－2005）。