大跨度跨鐵路現澆箱梁支架方案研究與設計

蔣禮

【摘要】本文從寶田路跨湘桂鐵路現澆連續箱梁施工支架的研究和設計出發，闡述了跨鐵路施工支架設計的難點和要點，通過該項目支架設計全過程展示，可為后續同類型橋梁施工提供了參考。

【關鍵詞】大跨度;跨鐵路;現澆箱梁;支架;研究

1、工程概況

東安縣寶田路建設項目位于永州市東安縣縣城，線路需跨越湘桂鐵路東安站道岔區，跨越湘桂鐵路部分采用40m+45m+40m等截面單箱四室連續梁橋。跨鐵路連續梁橋中的東邊跨即5#～6#墩跨需同時跨越湘桂鐵路東安站第2道、3道、4道、8道四條運營線路以及1道、9道兩條預留線（預留線暫未開通），本文將以5#～6#墩之間連續梁現澆支架為背景講述大跨度跨鐵路施工支架研究與設計。

2、支架設計的難點

（1）跨越線路多。5#～6#墩之間跨度40m，需跨越運營線路4條、預留線路2條。

（2）場地狹窄。現場可利用的施工場地僅有鐵路道岔區域一個五百平方左右的空地可用做施工場地。

（3）場地條件復雜。鐵路運營線路兩側存在有信號機10臺、扳軌機5臺，沿線路兩側布置有電力電纜、通信電纜、軍用光纜等管線以及一道排水溝，場地條件極其復雜。

（4）鐵路行車限界要求嚴格。鐵路行車具有嚴格的建筑限界要求，特別是湘桂鐵路目前主要承擔貨物運輸，特種車輛較多，要求更加嚴格。

3、支架設計

3.1 支架基本參數設計

3.1.1 支架最小跨度參數計算

根據鐵路建筑限界要求，鐵路基本建筑限界邊線距離鐵路中心線為2.44m，為保證施工期間行車安全，確保支架不侵限，同時保證施工期間特殊車輛（如軍列）通行，施工支架基礎與鐵路建筑限界邊線預留1m～1.5m的安全儲備。支架跨度選擇時以最外側的2道、8道鐵路中心線，向外至少擴3.44m作為支架最小跨度控制線。按照上述思路現場經現場測量支架最小跨度為20.6m，最大跨度為21m。

3.1.2 支架容許建筑高度計算

湘桂鐵路為非電氣化鐵路，且以貨運為主，日常通行的車輛主要為貨車，且常有特殊車輛通行，為保證施工期間行車安全，支架下凈空高度按照電力機車建筑限界予以考慮，即支架最低點距離軌頂面高度不小于6.2m。

根據鐵路建筑限界要求，支架設計區域的橋面最小標高為、軌頂標高、粱體高度、模板系統高度等則可以計算出支架容許建筑高度為2.85m。

3.2 支架設計

3.2.1 支架形式選擇

因支架需要跨越鐵路，滿堂支架無法滿足大跨度要求，根據公司既有的資源情況，鋼管樁+型鋼分配梁+貝雷梁主梁的支架形式是最能滿足現場需求的支架形式。

3.2.2 支架設計

3.2.2.1 支架跨徑設計

施工中貝雷梁支架常用的跨徑一般為12m～15m，跨徑越大支架受力越不利、跨中撓度也越大、經濟性越差，但因本項目需跨越湘桂鐵路線，只能依據現場條件在滿足鐵路建筑限界要求的情況下盡可能減小跨徑，因此支架最小跨徑設計為20.6m，最大跨徑設計為21m。支架計算跨徑取21m。

3.2.2.2 支架主梁設計

現澆支架采用的貝雷梁為標準尺寸的貝雷梁，其尺寸為3m×1.5m。貝雷梁層數通常有單層、雙層和三層等布置形式，根據支架容許建筑高度計算，可知雙層、三層布置形式均無法滿足要求，只能采用單層貝雷梁結構。單層貝雷梁結構有可以根據設不設加強弦桿分為加強型和普通型。考慮到支架計算跨徑達21m，普通型貝雷梁結構無法滿足受力要求，本次設計的支架采用單層加強型貝雷梁作為主梁。

3.2.2.3 分配梁設計

立柱頂的支架分配梁采用3根工40B型工字鋼組合而成，工字鋼采用鋼板焊接成整體。

3.2.2.4 立柱設計

公司自有一批φ610×20mm螺旋鋼管可周轉使用作為支架立柱，以節約項目成本。

3.2.2.5 基礎設計

由于鐵路沿線存在有大量鐵路控制設備、電力管線、信號管線等，鐵路部門禁止開挖。因此只能在原地面進行清表和壓實后，在其上澆筑鋼筋混凝土條形基礎，基礎采用C25混凝土澆筑，配筋為雙層雙向的φ16螺紋鋼筋。條形基礎尺寸為1.2m×1m×27m。

3.2.2.6 支架布置形式

本工程連續梁采用單箱四室等截面連續箱梁。根據箱梁結構邊腹板和中腹板下布置7排單層加強型貝雷梁，貝雷梁排距22.5cm。箱室位置布置三排單層加強型貝雷梁，貝雷梁排距45cm。翼板下布置4排單層普通型貝雷梁，間距90cm。支架布置形式如下圖所示：

3.2.3 支架計算

3.2.3.1 計算參數取值

（1）Q235鋼材抗拉、抗壓強度允許值：[б]=215MPa;抗彎強度允許值：? [бw]=145MPa;抗剪強度允許值：[τ]=85MPa;（2）工40b型工字鋼參數：I=22780cm4、W=1140cm3、A=94.1cm2;（3）單層加強型貝雷梁參數：W=7699cm3、I=577434cm4、容許彎矩[M]=1687KN.m、容許剪力[Q]=245KN;（4）鋼筋混凝土的容重：26KN/m3;（5）單層加強貝雷梁自重取：5KN/m;（6）底模板荷載：1.5KN/㎡;（7）混凝土振搗荷載：2KN/㎡;（8）混凝土澆筑豎向沖擊荷載：6KN/㎡;（9）施工人員等施工荷載：2.5KN/㎡。

荷載組合時，恒載分項系數去1.2，活載分項系數取1.4。

3.2.3.2 支架計算

（1）貝雷梁

根據箱梁結構特性和支架布置形式，計算施工支架時采用分塊法對箱梁荷載進行簡化，即按翼板、邊腹板、中腹板、箱室頂底板進行分塊，取其斷面面積最大的部分作為控制荷載進行荷載計算。經分塊計算，最大的分塊面積為中腹部3.12㎡，以此作為控制荷載進行貝雷梁計算。

貝雷梁荷載為：

每個腹板下設置7排單排加強型貝雷梁，則每排貝雷梁所承受的荷載為：129.74/7=18.53KN/m

貝雷梁主梁按簡支梁結構進行計算，計算跨徑21m，則其最大彎矩為：Mmax=qL2/8=18.53×212/8=1021.47<[M]=1687KN.m，故貝雷梁抗彎承載力滿足要求！

結語：

本工程的連續梁因其跨越鐵路，且跨越鐵路線道數，制約因素多，現場施工受到了嚴格限制。跨鐵路支架相較于其他跨線支架具有其特殊性，支架必須滿足鐵路建筑限界要求，確保施工期間不會發生侵限事故危及行車安全，因此支架設計時應留有足夠的冗余量。涉鐵施工安全是永恒的話題，本文通過具體項目闡述了大跨度跨鐵路支架設計的全過程及考慮因素，可為類似項目的支架設計提供參考。