大跨度跨铁路现浇箱梁支架方案研究与设计

蒋礼

【摘要】本文从宝田路跨湘桂铁路现浇连续箱梁施工支架的研究和设计出发，阐述了跨铁路施工支架设计的难点和要点，通过该项目支架设计全过程展示，可为后续同类型桥梁施工提供了参考。

【关键词】大跨度;跨铁路;现浇箱梁;支架;研究

1、工程概况

东安县宝田路建设项目位于永州市东安县县城，线路需跨越湘桂鐵路东安站道岔区，跨越湘桂铁路部分采用40m+45m+40m等截面单箱四室连续梁桥。跨铁路连续梁桥中的东边跨即5#～6#墩跨需同时跨越湘桂铁路东安站第2道、3道、4道、8道四条运营线路以及1道、9道两条预留线（预留线暂未开通），本文将以5#～6#墩之间连续梁现浇支架为背景讲述大跨度跨铁路施工支架研究与设计。

2、支架设计的难点

（1）跨越线路多。5#～6#墩之间跨度40m，需跨越运营线路4条、预留线路2条。

（2）场地狭窄。现场可利用的施工场地仅有铁路道岔区域一个五百平方左右的空地可用做施工场地。

（3）场地条件复杂。铁路运营线路两侧存在有信号机10台、扳轨机5台，沿线路两侧布置有电力电缆、通信电缆、军用光缆等管线以及一道排水沟，场地条件极其复杂。

（4）铁路行车限界要求严格。铁路行车具有严格的建筑限界要求，特别是湘桂铁路目前主要承担货物运输，特种车辆较多，要求更加严格。

3、支架设计

3.1 支架基本参数设计

3.1.1 支架最小跨度参数计算

根据铁路建筑限界要求，铁路基本建筑限界边线距离铁路中心线为2.44m，为保证施工期间行车安全，确保支架不侵限，同时保证施工期间特殊车辆（如军列）通行，施工支架基础与铁路建筑限界边线预留1m～1.5m的安全储备。支架跨度选择时以最外侧的2道、8道铁路中心线，向外至少扩3.44m作为支架最小跨度控制线。按照上述思路现场经现场测量支架最小跨度为20.6m，最大跨度为21m。

3.1.2 支架容许建筑高度计算

湘桂铁路为非电气化铁路，且以货运为主，日常通行的车辆主要为货车，且常有特殊车辆通行，为保证施工期间行车安全，支架下净空高度按照电力机车建筑限界予以考虑，即支架最低点距离轨顶面高度不小于6.2m。

根据铁路建筑限界要求，支架设计区域的桥面最小标高为、轨顶标高、粱体高度、模板系统高度等则可以计算出支架容许建筑高度为2.85m。

3.2 支架设计

3.2.1 支架形式选择

因支架需要跨越铁路，满堂支架无法满足大跨度要求，根据公司既有的资源情况，钢管桩+型钢分配梁+贝雷梁主梁的支架形式是最能满足现场需求的支架形式。

3.2.2 支架设计

3.2.2.1 支架跨径设计

施工中贝雷梁支架常用的跨径一般为12m～15m，跨径越大支架受力越不利、跨中挠度也越大、经济性越差，但因本项目需跨越湘桂铁路线，只能依据现场条件在满足铁路建筑限界要求的情况下尽可能减小跨径，因此支架最小跨径设计为20.6m，最大跨径设计为21m。支架计算跨径取21m。

3.2.2.2 支架主梁设计

现浇支架采用的贝雷梁为标准尺寸的贝雷梁，其尺寸为3m×1.5m。贝雷梁层数通常有单层、双层和三层等布置形式，根据支架容许建筑高度计算，可知双层、三层布置形式均无法满足要求，只能采用单层贝雷梁结构。单层贝雷梁结构有可以根据设不设加强弦杆分为加强型和普通型。考虑到支架计算跨径达21m，普通型贝雷梁结构无法满足受力要求，本次设计的支架采用单层加强型贝雷梁作为主梁。

3.2.2.3 分配梁设计

立柱顶的支架分配梁采用3根工40B型工字钢组合而成，工字钢采用钢板焊接成整体。

3.2.2.4 立柱设计

公司自有一批φ610×20mm螺旋钢管可周转使用作为支架立柱，以节约项目成本。

3.2.2.5 基础设计

由于铁路沿线存在有大量铁路控制设备、电力管线、信号管线等，铁路部门禁止开挖。因此只能在原地面进行清表和压实后，在其上浇筑钢筋混凝土条形基础，基础采用C25混凝土浇筑，配筋为双层双向的φ16螺纹钢筋。条形基础尺寸为1.2m×1m×27m。

3.2.2.6 支架布置形式

本工程连续梁采用单箱四室等截面连续箱梁。根据箱梁结构边腹板和中腹板下布置7排单层加强型贝雷梁，贝雷梁排距22.5cm。箱室位置布置三排单层加强型贝雷梁，贝雷梁排距45cm。翼板下布置4排单层普通型贝雷梁，间距90cm。支架布置形式如下图所示：

3.2.3 支架计算

3.2.3.1 计算参数取值

（1）Q235钢材抗拉、抗压强度允许值：[б]=215MPa;抗弯强度允许值：  [бw]=145MPa;抗剪强度允许值：[τ]=85MPa;（2）工40b型工字钢参数：I=22780cm4、W=1140cm3、A=94.1cm2;（3）单层加强型贝雷梁参数：W=7699cm3、I=577434cm4、容许弯矩[M]=1687KN.m、容许剪力[Q]=245KN;（4）钢筋混凝土的容重：26KN/m3;（5）单层加强贝雷梁自重取：5KN/m;（6）底模板荷载：1.5KN/㎡;（7）混凝土振捣荷载：2KN/㎡;（8）混凝土浇筑竖向冲击荷载：6KN/㎡;（9）施工人员等施工荷载：2.5KN/㎡。

荷载组合时，恒载分项系数去1.2，活载分项系数取1.4。

3.2.3.2 支架计算

（1）贝雷梁

根据箱梁结构特性和支架布置形式，计算施工支架时采用分块法对箱梁荷载进行简化，即按翼板、边腹板、中腹板、箱室顶底板进行分块，取其断面面积最大的部分作为控制荷载进行荷载计算。经分块计算，最大的分块面积为中腹部3.12㎡，以此作为控制荷载进行贝雷梁计算。

贝雷梁荷载为：

每个腹板下设置7排单排加强型贝雷梁，则每排贝雷梁所承受的荷载为：129.74/7=18.53KN/m

贝雷梁主梁按简支梁结构进行计算，计算跨径21m，则其最大弯矩为：Mmax=qL2/8=18.53×212/8=1021.47<[M]=1687KN.m，故贝雷梁抗弯承载力满足要求！

结语：

本工程的连续梁因其跨越铁路，且跨越铁路线道数，制约因素多，现场施工受到了严格限制。跨铁路支架相较于其他跨线支架具有其特殊性，支架必须满足铁路建筑限界要求，确保施工期间不会发生侵限事故危及行车安全，因此支架设计时应留有足够的冗余量。涉铁施工安全是永恒的话题，本文通过具体项目阐述了大跨度跨铁路支架设计的全过程及考虑因素，可为类似项目的支架设计提供参考。