跨铁路既有线T型刚构桥转体施工技术研究.pdf

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跨铁路既有线T型刚构桥转体施工技术研究1 跨铁路既有线T型刚构桥转体施工技术研究2 跨铁路既有线T型刚构桥转体施工技术研究3 跨铁路既有线T型刚构桥转体施工技术研究4 跨铁路既有线T型刚构桥转体施工技术研究5

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・桥涵工程・跨铁路既有线T型刚构桥转体施工技术研究i彦(北京铁路局总工室北京100860)摘要为确保铁路既有线行车安全并减少对铁路运营的干扰,既有线上跨桥梁大量采用转体法施工?结合某新建高速公路上跨津山铁路T型刚构桥的工程实例,对跨越多股道高密度营业线转体法施工技术展开研究,详细介绍了转体球铰设计、球铰制造要求、安装要求及转体施工关键技术,为今后跨越既有多股道电气化铁路转体法施工的桥梁设计、施工提供一些可借鉴的经验。关键词既有线转体法施工T型刚构桥转体球铰中图分类号u445.465文献标识码B———文章编号10094539(2014)增10025041引言近年来,城市建设步伐越来越快,交通路网发展也十分迅速,公路、铁路的立体交叉是必然趋势,大量跨越既有铁路营业线立交桥需要新建。为了尽量减小新建跨线桥对既有铁路营业线运营的干扰,下穿既有铁路营业线通常采用顶进法施工的框架桥,上跨既有铁路营业线通常采用转体法施工的T型刚构桥。下面结合某新建高速公路上跨既有津山铁路立交桥项目,分析研究了上跨既有营业线采用转体法施工的T型刚构桥在设计、施工过程中的重点、难点,为同类桥梁的设计、施工提供参考。2工程概况新建桥位于津山铁路(北塘~茶淀区间段),交点处既有津山铁路里程l(200+630.6,桥梁中心线与铁路中心线的交角为72.0。。桥位处既有津山铁路2股道,线间距4.2m,电气化铁路,电气化立柱位于两侧路肩上,钢筋混凝土枕,60∥km钢轨。现场照片如图l所示。既有铁路西侧分别有一趟铁路贯通电源线和一趟铁路自闭电源线,至既有津山铁路下行线的距离分别约13.28m和24.80m,受桥墩施工影响,贯通、自闭电源线须进行改移或改造处理。两侧路肩—收稿日期:2叭4一0415铁道建筑技术R~LWAYcONSTRUcTtoNTEcHNoLOGY上敷设有铁路通信、信号光电缆。桥址处既有铁路电气化接触网杆327}}和338#,位于新建桥投影范围内。图1桥位处现场照片津山铁路是进出关重要客货运通道,规划为双层集装箱通道,行车密度大。选用转体法施工可以减小施工过程对铁路正常运营的干扰。3主体结构设计新建桥采用2×50mT型刚构桥上跨既有津山铁路,桥面和结构均采用分幅的布置形式。桥梁结构平面位于尺=lO000m的圆曲线上,竖曲线半径R=12000m,线形相对比较复杂。由于上跨津山铁路后与高速公路互通立交桥相连,行车道外侧要增设加、减速车道,本桥桥面宽度处于变宽段。左幅跨铁路孑L桥型布置如图2所示。3.1主要技术标准及计算荷载(1)主要技术标准①道路等级:高速公路。②设计荷载:公路一I级,主桥活载考虑1.3倍20T4f增7J25万方数据・桥涵工程・的增大系数作为安全储备。1|》篓荔。泸③桥梁标准断面:0.5m(防撞护栏)+4.Om(紧急停车带)+3×3.75m(行车道)+0.75m(路缘带)+0.5m(防撞护栏)+1.5m(中间分隔带)+0.5m(防撞护栏)+O.75m(路缘带)+3×3.75m(行车道)+4.0m(紧急停车带)+0.5m(防撞护栏),桥面总宽度35.5m。④≥桥下净空:跨越既有津山铁路净高8.2m。(2)计算荷载梁部结构运用桥梁博士程序分别按照施工阶段、成桥状态对结构的强度、应力进行计算分析。成桥状态结构计算荷载主要有:自重、支座沉降、活载、温度荷载、风荷载及收缩、徐变引起的次内力。①结构自重:一期恒载包括主梁、横梁等结构自重,容重26.0kN/m3,横梁自重按集中荷载考虑。二期恒载包括防撞护栏、桥面铺装及调平层混凝土重量等。②基础变位(不均匀沉降):按1cm考虑。③活载:公路一I级荷载。④℃℃温度:升温温差取25,降温温差取一20;’主梁上缘温差按《公路桥涵设计通用规范》(J1GD60—2004)取值。⑤风荷载按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60一2004)计算。⑥混凝土收缩、徐变引起的次内力按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)进行计算。3.2上部结构(1)主梁主梁采用单箱双室斜腹板箱形截面,中支点处梁高为5.0m,梁端处梁高为2.5m,梁端等高梁段铁道建筑技术长6.45m,梁底线形按圆曲线变化:左幅箱梁顶板宽20.24~21.0m,右幅箱梁顶板宽21.0~23.46m,箱型截面两侧悬臂段长3.0m,悬臂段端部厚20cm,悬臂根部厚50cm。箱梁顶板厚度为30cm,中墩顶和边支点处增至50cm;底板厚度为28~80cm,转体墩处局部加厚成160cm;边腹板、中腹板厚度为60~100cm。中支点处对应墩身设置两道横隔板,板厚为150cm,边支点处端横梁厚为150cm。主梁梁体采用纵、横向预应力体系,其中纵向预应力钢束采用15一书s15.2、17一书s15.2钢绞线,——M1515和M1517锚具或其它同类型产品,锚下张拉控制应力为l395.0MPa。端横梁、中横梁的横向预应力采用15一书s15.2、17一书s15.2钢绞线,——M1515、M1517锚具,两端张拉,端横梁横向预应力锚下张拉控制应力为l357.8MPa;中横梁横向预应力锚下张拉控制应力为l357.8MPa。桥面板的横向预应力钢束采用4一书s15.2钢绞线,沿顺桥向间距50——cm布置,单端交错张拉,采用BMl54和BMl54P锚具,锚下张拉控制应力为l395.0MPa。(2)主墩主墩采用单箱双室矩形截面,墩身顺桥向尺寸为5.0m,左幅桥墩身横桥向尺寸为10.909~7.0m,右幅桥墩身横桥向尺寸为11.048~7.0m;桥墩墩壁厚均为1.0m,上、下部设直1.0m长的实体段。(3)桥面附属设施桥面铺装共分2层:上层为4cm细粒式沥青混凝土,下层为6cm中粒式沥青混凝土。主梁梁顶设置lOcm厚C50防水混凝土调平层。在梁顶混凝土调平层顶面和桥面沥青混凝土铺装层之间设置防水层,防水层采用FYT一1改进型桥面专用防水层或其它同类型防水层。上跨铁路段主梁顶加强防护栏设计,防撞等级采用SS级,护栏顶距路面高度1.3m。为防止桥上杂物落下影响铁路行车安全,本桥在跨铁路孔防护栏上设置防护屏,防护屏顶距桥面的距离为2.5m,防护屏在桥墩处做接地处理。3.3下部结构(1)主墩基础刚构墩承台共分2层,上层承台厚3.0m,下层承台厚4.Om,基础设置有16根书1.5m的钻孔灌注桩,桩长为70.0m,桩间距为4.0m。上承台截面RA『L¨,AyC0~S丁开UC丁『O~丁ECH~OLOGy2D74f增7J万方数据・桥涵工程・为边长9.5m的正方形,下承台截面为边长14.6m的正方形,下承台两侧各设置有4.3m×3.0m×3.2m(长×宽×高)的转体施牵引力反力座基础,施工时与承台整体浇筑,承台采用C50混凝土,钻孑L桩采用C35水下混凝土:4转体关键技术及工艺设计4.1转体系统转体系统是转体法施工最为关键部位,主要由上、下转盘,转体球铰,滑道以及牵引系统组成。转体系统总布置如图3所示。本桥球铰平面直径邮.7m,转体球铰由上下球铰、滑块、钢销轴及定位钢骨架组成。横桥向]l1,、牵引一≈≥≤』、、’!鱼尘一了_Jj索反oo———■r=。1月l”ll丹干厅】i反力崖㈠,n功蒙『力座n缓彩彩獭瞄复。舅明.r彭搿黝占q浇盐±丘亟/L4J\书26定钢销轴混{l土o反瓢百睫fNnL300Ll4b0300La.立面图b.平面图图3转体系统总布置(单位:cm)球铰由上、下两块40mm厚钢质球面板组成,采用16MnR厚钢板压制而成。球面板背部设置肋条以防止在加工、运输过程中球面板产生变形,并方便球铰的定位和加强与周边混凝土的连接。其中,上面板为凸面,通过圆锥台与上部的牵引转盘连接;下面板为凹面,嵌固于下转盘顶面,在下面板上镶嵌四氟乙烯片,上下面板间填充黄油四氟粉。铁道建筑技术RA『LMyCo~S丁开UC丁『0~丁£-cH~0LOGy定位中心转轴的直径为书260mm的钢销轴。上转盘截面为边长950cm的正方形,高220cm;上转盘转台直径击850cm,高度80cm。从转体过程中的受力情况考虑,为了能保证转体时结构平稳,在上转盘转台四周对称设置8个撑脚,撑脚断面为2个书800n・m×16mm的钢管组成的双圆柱形,钢管内灌筑c50微膨胀混凝土,下设24mm厚钢板。在下转盘顶面对应撑脚的下方设有110cm宽的滑道,滑道半径为R365cm,要求整个滑道面在一个水平面上。同时设置6组千斤顶反力座,呈同心圆布置,半径分别为R2.85m、R4.45m,确保转体的启动、止步和姿态微调。球铰结构由钢面板、四氟块、混凝土组成,上、下转盘球铰配装如图4所示,球铰四氟乙烯滑动片平面布置如图5所示。上球铰顶面f。.坠3lo下球铰顶面尼=7‘952\_+一/月=8000书26以I‘J。一,。——L[=L一上球铰底面尺=7992径/m下球铰底1尺=8040图4上、下转盘球铰配装(单位:cm)通气孔145385窿』虹蜘×440=l3201下球铰半径R=l850图51/4下球铰四氟乙烯滑动片平面布置(单位:cm)本桥球铰下面板镶嵌750块书6cm的聚四氟乙烯片,总面积为21205.8cm2,聚四氟乙烯片计算压应力为46.6MPa,设计抗压强度为100MPa。2D74f增7J27—丝跖一踟一w一船一酡一弱一如面甄夏丽一加一Ho㈣一一一㈨|量一㈨一㈣一㈣一咖一渤一m一枷一湖一枷一瑚一瑚万方数据・桥涵工程・4.2转体关键技术(1)球铰制造要求本桥球铰直径为书3700mm,上、下面板厚度为40mm,是转动体系的关键部位,有严格的制作及安装精度要求。球铰制造精度要求如表l所示。表1球铰制造精度要求序号项目精度要求1平面光洁度不小于V32球面各处曲率半径之差±1mm3边缘各点的高程差小于1mm4椭圆度小于1.5mm5四氟乙烯块顶面应位于同一球面上±1mm6球铰上、下面形心轴与球铰转动中心轴偏差±Imm7钢管中心轴与球面截面圆平面保持垂直‰倾斜度小于3球铰下板面在工厂制造时应按设计位置先预留四氟乙烯滑动片镶嵌孔,同时应设置适量的混凝土振捣孔,以方便下板面下混凝土的施工。(2)球铰安装要求下球铰混凝土灌筑完成后,将转动中心轴担60r咖钢棒放入下转盘预埋套筒中。然后进行下球铰聚四氟乙烯滑动片和上球铰的安装。四氟乙烯滑动片安装完成后,各滑动片顶面应位于同一球面上,其误差不大于1mm。球铰安装时应注意确保球铰上、下板面不发生变形,并保证球铰面的光洁度及椭圆度;球铰范围内与球铰连接的混凝土振捣务必密实;安装时应防止混凝土浆或其它杂物进入球铰摩擦面。球铰安装精度要求如表2所示。表2球铰安装精度要求序号项目精度要求1球铰安装顶面任意两点误差不大于lmm顺桥向±lmm、2球铰转动中心与设计位置偏差横桥向±1.5mm(3)转体施工工艺流程(见图6)4.3转体结构重心控制本桥左右幅均位于曲线上,且桥面变宽,由于施工等原因造成的横向、纵向不平衡弯矩也较大,严重影响单铰转体的安全。由于右幅桥桥面宽度铁道建筑技术变化较大,为了消除转体过程中梁部自重产生的纵向不平衡弯矩,设计中考虑在现浇转体部分梁段时,预制梁段长为(44.95+43.95)m,以确保转体结构重心在承台中心附近。图6转体施工工艺流程对应于平转施工的各阶段体系转换,设计时应重点考虑最不利情况转体结构部分的受力,施工时应进行称重、配重,以保证转体结构的安全。4.4转体牵引力计算转体牵引力计算公式:丁=2×尺×肜×肛/(3×D)式中,尺为球铰平面半径,尺=1.85m;形为转体总重量,肜=70651.8kN;D为转台直径,D=8.5“m;为球铰摩擦系数,肛静取0.1,肛动取0.05。启动所需最大牵引力:r如=2x尺×形×肛静/(3×D)=1025.1kN转动过程中所需牵引力:丁转=2×尺×形x肛动/(3×D)=512.6kN本桥选用2套zLD200连续张拉千斤顶,每套2台。千斤顶连续提供牵引力形成水平旋转力偶,通过拽拉锚固且缠绕于直径8.5m的上转盘转台圆周(下转第50页)只A『L¨饵yC0~S丁RUC丁『0~丁ECH~OLOGy2074f增7J万方数据・桥涵工程・右侧土压力作用点不在一条直线上,从而在前端锐角一侧产生力偶,容易使桥体扭转偏移,因此顶镐多采用不对称布置,在前端锐角一侧多布置1~2台。3.2.4顶进作业桥体启动时,各部位及观测点设专人观察情况。开泵后,油压每升高5~10MPa,停泵检查一次,发现异常情况及时处理。桥体在滑板上空顶时,根据偏差及时调整,使桥体严格按设计轴线进入路基,因为桥体大部分进入路基后,已经形成了孔道,再纠正方向比较困难,并且容易造成侧塌。桥体吃土顶进和挖运土方循环交替进行,并按照联系信号在列车运行的间隙时间内完成,列车通过时停止顶进作业。每次顶进后更换顶铁和顶柱时,按照轴线方向调直,并与横梁和后背垂直,顶柱上方及时填土压实,填土高度为1m,确保传力设备的稳定。顶进中,观测人员对每一顶程的进尺、轴线和高程偏差、千斤顶开启数量、油压、顶力进行记录,及时纠正偏差。桥体顶进前,要将线路加固横梁下的木楔松动,顶进时采用小滑车滚动措施降低阻力,并用倒链葫芦利用桥上拉环固定线路,防止线路横移,列车通过前木楔再楔紧。每顶一次或列车通过一次都要及时检查和校正线路的水平位置、轨距、轨顶标高和行车动态下的挠度变化,并在下次列车通过前调整好。经常检查吊轨与枕木、吊轨与横梁、横梁与纵梁的连接螺栓和支撑垫的稳固程度,发现松动及时紧固。顶进时,前悬臂接近支撑桩,此时把横梁牢固支撑在框构桥前悬臂上,然后破碎锤凿除支撑桩桩头混凝土,桩顶要略低于顶板底面,使前悬臂越过支撑桩,伸到线路下面,并尽可能向前靠。顶进挖土采用挖掘机挖土,并由人工配合,人工开挖刃角上部土方。装载机由洞内向洞外倒运,自卸车运土。顶进至线路下方后,严格控制每次挖土进尺不得超过50cm。挖土要快挖、勤顶,不得耽搁,特别是顶进到线路下要注意防止塌方。3.2.5线路恢复及附属工程桥体顶进就位后及时对两侧塌陷路基进行回填。慢行点内拆除线路加固设备,恢复线路,进行Ⅲ线路整修,补充捣实道碴,抽换型预应力混凝土枕并设置护轮轨。箱体就位后立即进行底板及刃角补齐、出人口两端八字墙、桥上栏杆、电缆槽以及铁路边坡护砌等附属工程施工。4结束语铁路既有线框构桥顶进施工具有较高的风险性,施工时必须提前谋划,充分准备,组织有序,连续紧凑。无论对于永久性工程结构(框构桥)还是临时性措施结构(桩基、后背、滑板等)都必须高度重视其施工质量,并高度重视线路加固和整修工作,确保施工、线路设备和行车安全。”“”””“——”——”—’—’———‘”—”—‘”——“———“—‘”—‘’・+一+一+一+一+一+++一+一+一+一十+一十一十一十-+-+-+十一十。十十。十。十。十。十。十r。。r。r。。PP。P。。P。。t_。rfr。r。。fr。。r。rrr(上接第28页)方法在桥梁建设中发挥的作用越来越大,产生的社上的15一书s15.2钢绞线,使得结构转动至设计会效益、经济效益也越来越好。估詈.~。参考文献5结束语[1]董玉亮.京石客运专线滹沱河特大桥跨京广铁路连续转体法是一种技术比较成熟的桥梁施工方法。梁桥转体施工技术[J].铁道标准设计,201l(7):69近年来,越来越多的既有营业线上跨桥梁采用转体一77.法施工,既能确保既有线行车安全,又能减少对铁[2]张解放.T形刚构桥转体施工技术[J].石家庄铁道路运营的干扰。随着在实例工程中的广泛应用,该—学院学报,2006,19(4):114117.50铁道建篱技术RA『LMyCO ̄S丁开UC丁『0N丁E-cH~OLOGy2074f增7J万方数据
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