轨束梁在现浇梁跨下预留行车通道施工中的技术应用

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:icnew
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:现浇梁跨下预留行车通道施工在桥梁施工中非常常见,由于预留行车通道跨度大、上方现浇梁时荷载重,通道处支承梁普遍采用大型工字钢梁设计,而市面上大型工字钢极难租赁,迫使施工单位为了满足一次使用而不得不新购大型工字钢,用后又以钢材废品处理,一次全额摊销购置成本,造成施工费用成本的极大浪费。寻找节约、安全、高效的支承梁施工工艺成为施工企业控制项目成本的重要环节,随着铁路重型轨道的快速推广,重型轨道的租赁越来越便利,钢轨抗弯性能的获得与自身重量之间的使用性价比有了大幅提高,施工中采用轨束梁等效代替大型工字钢梁具备了很强的可行性。
  关键词:轨束梁;现浇梁;跨下预留行车通道施工
  The Technical Application of Track Beams in the Construction of Preserved Lanes Passageway Under In-Situ Beams
  Xiong WenanLiu qiang
  Abstract: It is very common in bridge project that preserved lanes are constructed under in-situ beams, due to large span of preserved lanes and heavy load of in-situ beams, large I beam design is usually adopted for support beams in the passageway, yet it is very difficult to rent large I beam on market, as a result, the contractors have no choice but purchase new large I beams for once use, after using it, the beams will be sold as waste products, so the purchasing cost has to be amortized in full amount, which always causes tremendous waste of construction cost. The support beams construction technology with saving, safety and efficiency is crucial to control construction cost for contractors. With the rapid expansion of railway heavy tracks, its rent becomes more and more convenient, and the acquisition of rail bending performance and the cost performance of its own weight have a substantial increase. Therefore there is a strong feasibility for using track beams to replace I beams in construction.
  Key words: track beams; in-situ beams; construction of preserved lanes passageway under span of beams
  
  
  一、工程設计概况
  改建铁路贵阳枢纽龙家寨大桥起讫里程:DK595+925.87~DK596+328.79,全长402.92m,全桥孔跨布置共13跨:12墩两台,跨距布置:30m+48m+30m三跨连续梁+2×24m+2×32m+2×24m+2×32m+2×24m简支梁。下部结构设计为:钻孔桩基础+矩形混凝土承台+T形桥台或矩形实体墩身+托盘+顶帽+支承垫石,孔桩直径为125cm,深8~30m,墩身高:6~12m。上部结构设计为:主桥:0#台~3#墩109m范围梁体采用单箱单室变高度变截面箱梁,梁底宽6m,桥面(箱梁加翼缘)宽9.32m,梁底下缘曲线为二次抛物线,梁高设计为2.8m~3.8m抛物线渐变,横向、纵向、竖向后张法预应力体系,膺架现浇施工工艺;引桥:4#墩~13#台范围内梁体采用预制梁,架桥机架设。
  二、工程施工重难点
  1#、2#间梁体全长48m,两桥墩分别位于贵阳与二戈寨间交通主干道富源路(宽22m)两侧,线路方向与道路轴线交角为:55度,道路路面标高距梁底标高最高7.5m,施工时为保证城市交通正常运营,梁体下方预留左、右侧单向行车双车道,通道宽5.5米,限高4.5米。支架搭设方式采用万能杆件门架结构形式,平行富源路方向布置,门架结构尺寸:宽5.5米,高4.5米,上铺支承承重梁,承重梁上搭设碗式扣件支架,上方铺设混凝土底板模型。由于支承梁跨度较大、上方施工荷载较重,且下方过往车辆密集,如何安全、科学、节约的设计支承梁对于施工至关重要。
  三、1#~2#间梁体详细设计参数及施工环境论述
  梁体设计见图1。
  
  图1梁体设计图
  Fig. 1 Design of beams body
  梁体施工方案见图2:
  
  图2梁体施工方案图
  Fig. 2 Construction plan of beam body
  由图1、图2可知:两桥墩分别位于贵阳与二戈寨间交通主干道富源路两侧,梁体走向与富源路斜交55度,为保障城市主干道交通,施工中预留行车通道一和行车通道二:门架高4.5m,宽5.5m,顺富源路布置,门架上方承重梁跨度为:L=5.5÷sin55°=6.7米。
  四、支承梁设计
  1、支承梁设计建模简化处理
  依据上方施工荷载,对碗式扣件进行设计检算,承重梁上方碗式扣件立杆采用:0.6m(断面方向)*0.9m(线路方向)布置,横杆步距0.6m,剪刀撑加固。支承梁位于立式碗扣下方,断面方向布置间距为:0.6m,设计时按照每组支承梁承受正上方0.6m施工荷载进行设计。
  由图1可知,梁上腹板处混凝土厚度远远大于非腹板处混凝土厚度,为充分发挥材料性能,采取梁上腹板处与非腹板处支承梁区别设计。为便于建模分析,对支承梁上荷载进行简化,简化方法如下:
  a、支承梁上方混凝土按照等厚混凝土简化,混凝土厚度取梁上混凝土厚度最大值。
  b、支架高度按照2.5m计算,每组承重梁上方支架长度L=L立+L横=(7*2.5)+(4*6.7+7*0.6)=48.5m;碗扣立杆与横杆综合每延米重量按照:5.5Kg/m计算,支架荷载W支=L*5.5*10=2667N;模板铺设包括:底模、顶模及其它分摊模板,分析时按三倍底模面积近似计算:S=3*0.6*6.7=12.06m2计算。每平米模板按照:44Kg/m2计算,模板荷载W模==S*44*10=5306N。
  c、支承梁上方碗式立杆传递荷载看作等值集中荷载。
  2、腹板处支撑梁设计
  梁体采用单箱单室变高度变截面梁,箱梁梁底宽6m,桥面宽9.32米,梁体下缘曲线为二次抛物线:Y=x2/441+2.8(0≤x≤21)。由以上方程计算可知:通道一处梁体最大厚度:Y1腹max=2.83m;通道二处梁体最大厚度:Y2腹max=3.14m;Y2腹max>Y1腹max,设计支承梁时以通道二处施工荷载进行力学建模及检算,梁体1采用与梁体2相同设计。
  1荷载受力分析[1]
  支承梁受力簡化图见图3。
  
  图3 支承梁受力分析图
  Fig .3 Stress analysis of supporting beams
  腹板处支承梁上方荷载种类简化分析:
  (1)混凝土重力荷载: 将通道2承重梁看作以Y2max等厚梁体近似计算:腹板厚50cm,其设计混凝土重力荷载W1=0.5*3.14*6.7*2.6*10=273.5KN
  (2)支架、模板荷载: W2=W支+W模=2667+5306≌8.0KN
  (3)承重梁自重荷载:W3=n*50*6.7*10≌3.4nKN=23.8KN(检算时按50轨取n=7计算)
  (4)其它施工荷载:W4。由于其它施工荷载在所有荷载中所占比重较小,检算时视W4=0
  (5)将支承梁上立式碗柱看成等值集中荷载,则每处荷载P=W/n
  =(W1+W2+W3+W4)/7=(273.5+8+23.8)/7=43.6KN
  (6)两端支座处梁支撑力R支=(W1+W2+W3+W4)/2=152.7KN,计算承重梁上最大弯矩值:Mmax=M跨中=R支*6.7/2-P*(6.7/2-0.65)-P*(6.7/2-0.65-0.9) -P*(6.7/2-0.65-1.8)=276.1KN.M
  设计时取保险系数为1.15,W设=1.15*Mmax/[σ]=1.15*276.1/160=1984cm3
  3支承梁方案设计[1]
  依据W设拟定下面两种支承梁设计方案:
  (1)采用56a工字钢支承梁,W56a=2342cm3>W设
  (2)采用轨束梁:查表知:W50轨=287.2cm3,最少轨道数量n=int(W设/W50轨=int(1984/287.2)=7根,采取上三下四总计七根50轨倒扣施工工艺。
  3、非腹板处支撑梁设计
  由图1可知,两通道非腹板位置处顶板混凝土厚度加底板混凝土厚度最大值Ymax=0.8m。
  1荷载受力分析[1]
  支承梁受力分析如图4。
  
  图4支承梁受力分析图
  Fig. 4 Stress analysis of supporting beams
  非腹板处支承梁上方荷载种类简化分析:
  ⑴混凝土重力荷载:混凝土重力荷载W1=0.6*Ymax*6.7*2.6*10
  =0.6*0.8*6.7*2.6*10=83.6KN
  (2)支架、模板荷载: W2=W支+W模=2667+5306≌8.0KN
  (3)承重梁自重荷载:W3=n*50*6.7*10≌3.35n=10KN(检算时50轨n取值3计算)
  (4)其它施工荷载:W4。由于其它施工荷载数值较小,检算时视W4=0
  (5)将支承梁上立式碗柱看成等值集中荷载,则每处荷载P=W/n=(W1+W2+W3+W4)/7=(83.6+8+10)/7=14.5KN
  (6)支座处梁支撑力R支=(W1+W2+W3+W4)/2=50.8KN,计算承重梁上最大弯矩值:Mmax=M跨中=R支*6.7/2-P*(6.7/2-0.65)-P*(6.7/2-0.65-0.9) -P*(6.7/2-0.65-1.8)=91.9KN.M
  设计时取保险系数为1.15,W设=1.15*Mmax/[σ]=1.15*91.9/160=660cm3
  2支承梁方案设计[1]
  依据W设拟定下面两种支承梁设计方案:
  (1)采用32a工字钢支承梁,W32a=692cm3>W设
  (2)采用轨束梁:查表知:W50轨=287.2cm3,,最少轨道数量n=int(W设/W50轨=int(660/287.2)=3根,采取上一下二总计三根50轨倒扣施工工艺。
  五、支承梁设计方法比选
  支承梁跨度6.7m,加之两端支座搭接长度考虑不小于1m,其总长按9m/根进行方案比选。
  单组支承梁对比分析见表1.
  比选
  项目 腹板处 非腹板处
   56a 7*50轨 32a 3*50轨
  M(Kg) 9*93.6=842 7*9*51.5=3244 9*52.7=474 3*9*51.5=1390
  来源 新购 自有 新购 自有
  采购费 新购 无 新购 无
  运输费 高 低 高 低
  吊装费 低 高 低 高
  工费 低 高 低 高
  表1支承梁方案对比分析表
  Table 1 Contrastive analysis of supporting beams plan
  箱梁下部宽度6m,支承梁按箱梁下方6.6m宽度范围设计,其余翼缘位置采用挑梁工艺。断面距离0.6m/组,每处通道共计:12组支承梁:其中有2组为腹板下方支承梁,有10组为非腹板下方支承梁。两处通道合计需要钢材重量如下:
  工字钢方案:M工字钢=2*(2*842+10*474)/1000=12.85吨
  钢轨方案:M钢轨=2*(2*3244+10*1390)/1000=40.78吨
  施工现场距离内部租赁站距离较近,租赁站里闲置有大量50钢轨旧品,所以扣轨所需钢轨不发生任何购置或租赁费用,而工字钢型号规格较大,当地市场无法租赁,必须异地新购,购置成本高。运输费用相比:工字钢运距大,重量轻;钢轨重量重,运距远远短于工字钢;运输费用是以车趟次/公里计算,使得钢轨运费反而比工字钢运费低很多。从上表可以看出,钢轨费用唯有吊装和工费比工字钢高,施工总费用轨束梁优势明显,轨束梁方案比工字钢梁方案更优。
  六、轨束梁设计及扣轨施工
  1、轨束梁设计[2]
  轨束梁扣轨工艺见图5、图6.
  
  图5扣轨三扣四设计图
  Fig .5 Design of three Rail fasten four Rail
  
  图6扣轨一扣二设计图
  Fig . 6 Design of one Rail fasten two Rail
  轨束梁能否安全承受上方荷载关键在于成员钢轨是否均匀整理受力,这就要求必须对成员内的每根钢轨进行充分、安全的位置约束,设计时采用了φ20钢筋与∠75×50×8不等边角钢组成约束钢箍对钢轨进行约束,充分发挥钢筋的抗拉能力以及角钢的抗弯变形能力。
  2、轨束梁施工
  支承梁距梁底地面标高仅有4.5米,采用吊车结合人力、小型简易工具进行吊装、铺设、扣轨作业。扣轨作业时应严把质量关,重点控制以下环节:
  (1) 轨束梁两端支座搭接长度不小于1m。
  (2) 轨束梁扣轨质量应达到以下要求:
  a、钢轨间必须紧密平靠,轨束梁上下表面平顺紧挨,无台阶错缝。
  b、约束钢箍紧抱轨束梁,无较大空隙,空隙处填木屑。
  c、每组轨束梁上必须保证足够的约束钢箍,从而保证轨束梁整体均匀受力。
  d、为增大螺栓抗拉能力,采用双螺母设计,增大螺栓抗拉线。
  e、碗扣立柱附近约束钢箍位置可调节至立柱下方,将立柱垫板放在约束钢箍角钢底板上,受轨束梁受力更均匀。
  部分轨束梁施工工艺见图7、图8.
  
  图7通道布置图
  Fig .7 Passageway layout
  
  图8扣轨
  Fig .8 Fasten rails
  七、结论
  龙家寨大桥1#~2#间48米现浇梁一次全幅浇筑已于2009年1月底全部完成施工,该段铁路工程目前已顺利通过验收、投入正式运营。经理论与施工实践证明,此次轨束梁在现浇梁跨下预留行车通道中的大胆设计及应用完美的解决了现场施工重、难点,做到了方案编制科学,安全论证充分、施工费用节约经济。
  随着新一轮高速铁路的快速发展,重型钢轨得以广泛推广,未来大型重型钢轨的租赁将变得越来越便利,轨束梁在工程领域中的纵深使用空间将逐渐被打开,其材料租赁方便、设计组装灵活、工程费用经济等优点将被大家广泛认同。
  参考文献
  1、安松柏.《建筑力学》[M]. 北京:中国环境科学出版社,2005年:124~131;144~148;
  An Songbo Structural Mechanics [M]. Beijing: Environment and Science Press, 2005, 124~131;144~148;
  2、交通部第一公路工程公司《桥涵 》 人民交通出版社2007年:1108~1114;
  1st Highway Engineering Company of Communication Ministry, Bridge and Culvert, People’s Communication Press, 2007, 1108~1114;
  作者简介:
  熊文安原工作单位中铁八局第三公司 现工作于中铁隧道股份有限公司 工程师
  
  注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
  
  
其他文献
摘要:许多重大的安全事故给我国国民经济带来了巨大的损失,加强建筑施工安全管理十分迫切,论文结合施工企业的安全管理现状,剖析了建筑施工中的不安全因素,并提出建筑安全管理涉及到多方面因素,要讲究科学性。  关键词:建筑施工;安全管理;科学性  Construction of Security Management  Dai Yunfeng  Abstract: Many major security
期刊
高中新课程的一个重要目标就是发展科学探究能力。化学实验是进行科学探究的主要方式,是发展科学探究能力的重要途径。积极开展实验探究活动,对于转变学生的学习方式,培养学生学习化学的兴趣,发展他们的科学探究能力,具有十分重要的作用。本文就高中化学教学中的实验探究活动谈一点看法。    一、实验探究活动的过程和方法    从实验在化学教学认识中的作用来看,实验探究的方法一般可分为探索性实验和验证性实验,这两
摘 要: 针对化工原理课程公式长、计算繁、理解难等特点,本文指出,在教学过程中应强化理论联系实际,通过多方面激发和培养学生主动学习的兴趣,使学生既掌握化工原理的知识,又培养分析问题和解决问题的能力,从而提高化工原理这门理论课程的教学质量与水平。  关键词: 化工原理 实践 趣味 教学改革    化工原理是化学工程与工艺、生物工程、食品科学与工程、制药工程、环境工程等专业的一门重要基础课。该课程的综
前苏联教育家赞可夫指出:“我们要激发学生独立的、探索的思想,而这种思想又是跟活生生的情绪有机地联系着的。好的情绪使学生精神振奋,反之则会抑制他们的智力活动。”由此可见,缺乏情感、枯燥无味的课堂教学便如死水一潭、了无生气。新课标所提倡的三维目标包含着情感、态度、价值观这一重要目标因素,体现了新形势下对课堂教学的新要求。那么,教师如何在课堂教学中化被动为主动,充分调动学生参与教学过程的积极性,从而有效
摘 要:文章阐述了基于课程标准的高中化学课堂教学设计内涵,并指出了设计的要求与流程及操作要点。笔者以自身教学为例,论证了基于该标准的化学课堂教学的有效性。  关键词:课程改革 课堂教学设计 课程标准 高中化学课堂 教学设计    随着新一轮高中课程改革的不断深入,倡导以学生发展为终极目标的课堂教学设计越来越受到广大教育工作者的重视。然而,在实践中因没有现成的模式可以借鉴,或因对新课程的曲解,出现了
摘 要:笔者在分析新时期初中物理教学现状的基础上,结合自身教学实际,提出了初中物理教学中创造教育的几点原则、策略和在中学物理教学过程中的一些实践与体会。  关键词:创造教育 初中物理教学 实践    21世纪将是知识经济占国际经济主导地位的世纪,也就是知识经济竞争的世纪。知识经济的竞争,实质上是技术创新的竞争、知识创新的竞争和创新人才的竞争。无论是进行技术创新,还是进行知识创新,最关键、最根本的因
摘 要: 新一轮国家基础教育课程改革犹如春风扑面而来,本文主要结合结合新课程理念探讨了在化学课堂中进行有效教学的教学实践。  关键词: 有效教学 课堂教学    新一轮国家基础教育课程改革犹如春风扑面而来,新一轮课程改革的目标之一就是改变落后的教学方式与学习方式,引导学生积极探究、勇于实践,全面提高学生的科学素养。化学课堂是化学教学改革的主战场,许多教师遵循“一切以学生为主”的课堂理念,让学生积极
摘要:本文分析了存货不足与高库存下市场风险与应对措施,以及存货管理风险的控制措施,对有效控制存货管理风险有借鉴意义。  关键词:存货管理;存货管理风险;风险控制  Analysis of inventory management risk control measures  Zhang Wei  Abstract: This paper analyzes the inventory shortag
期刊
摘 要:化学知识多且难记,记后也易忘。怎样帮助学生提高记忆效率呢?可以通过多种方法提高记忆效率,如改进教学方法、加强实验教学、运用各种辅助媒体手段、找联系、运用分析对比、综合归纳等方法提高学生学习的兴趣,加深化学知识在学生头脑中印迹的深度,提高记忆效果;并掌握学生的遗忘规律,运用有效复习等方法帮助学生与遗忘做斗争。  关键词:新课标 如何提高 学习化学 记忆效率    培根说过:一切知识不过是记忆
摘要:随着国民经济的发展,浙江省现在已通车的部分高速公路已越来越不能满足社会日渐增长的交通量发展的需要,为此对原有的高速公路进行升级改造势在必行。而公路加宽采用的新老桥梁板拼接无论是设计还是施工,都是拓宽工程的关键。本文以参与建设的沪杭甬高速公路拓宽工程经验进行阐述,希能为其他项目施工提供借鉴。  关键词:公路;新老桥梁板拼接;施工技术  Shanghai-Hangzhou-Ningbo high
期刊