曲线地段TJB型28 m便梁错位架空线路施工技术

林运唐

(南昌铁路天河建设股份有限公司，江西南昌330001)

摘　要：曲线地段框构桥与线路斜交情况下，运用TJB型28 m便梁架空轨道尚没有经验可循。TJB型28 m便梁主要由纵向的主梁、横梁、梁体支座及联接构件组成；框架桥斜交角度大，便梁采取错位架空，错位长度达4 m；架空时用横梁取代轨枕、用主梁取代道床；钢轨所受的荷载通过横梁及横梁与主梁的联结件传至主梁、至墩柱、至地基。实践证明采用该方案确实可行，具有安全、经济、高效的优点。通过详细介绍TJB型28 m便梁架空线路结构、方案检算以及施工关键点，对类似工程具有较强的指导借鉴作用。

关键词：框构桥；斜交；TJB型28 m便梁；架空线路

收稿日期：2015-04-03

作者简介：林运唐(1979—)，男，工程师，主要从事土木工程施工技术管理工作　[e-mail]

DOI：10.13219/j.gjgyat.2015.04.013

中图分类号：U455.4

　文献标识码：B

　文章编号：1672-3953(2015)04-0049-04

Abstract: In curved-line sections where a frame structure obliquely crosses the railway track, there is no existing experience to learn from in laying an overhead railway track with a 28-m TJB-type make-shift beam.The 28-m TJB-type make-shift beam is chiefly made up of the longitudinal main beam,lateral beams,bearing supports for beam bodies,and some connective components.As the oblique angle of the frame bridge is great,the make-shift beam has to be erected dislocated and overhead,with the dislocating length being 4 meters.When the beam is erected overhead,the lateral beams are used to replace the sleepers and the main beam is used to replace the track bed.Loads borne by the rail will be passed,by way of the lateral beams and the connective members between the lateral beams and the main beam, to the main beam, to the piers and finally to the foundation.Practice shows that the scheme is practical and feasible,and has the advantages of being safe,economical and efficient.Through describing the structure of the 28-m TJB-type make-shift beam, the overhead track-laying construction with it and the key points of the construction in detail,the paper may serve as a useful reference for other projects of similar types.

1　工程概况

新建公路下穿既有铁路框构桥施工，一般采用先将既有铁路利用工字钢或轨束梁将轨道加固，再将满足设计强度的框构节段采用中继间法顶进既有铁路路基的施工方式，以保证列车的通行。

九江县东泉西大道下穿西到线铁路框构桥，框构桥与铁路线路斜交，角度为55°，铁路线路为单线，曲线半径为400 m，外轨超高为105 mm，框构桥顶部距轨底最大高度为2.05 m，框架采用2×16 m钢筋混凝土分体结构，正宽18.8 m,斜宽20.744 m，分两节制造，各长11 m和15 m，全长26.03横延m，施工期间列车限速45 km/h。

2　方案比选

综合考虑该框架桥跨度及覆土厚度，无法采用传统D型施工便梁架空线路顶进，故只有采用桥式盾构顶进或突破传统D型便梁跨度、设计跨度更大的新型施工便梁进行架空顶进，现将两种方案进行比选如下。

2.1　桥式盾构顶进施工方案

优点：对道床扰动及运输影响小。

缺点：工艺不够成熟，未得到推广；用钢量大，且基本上为一次性材料，重复利用率低；人工费高；工艺已申请专利保护，需支付一笔专利使用费；施工成本高；工期长。

2.2　TJB型28 m梁架空顶进方案

优点：架空顶进工艺成熟，工期短，造价低，可重复使用；为全国首创，有创新意义，可申请相关专利等。

缺点：没有现成的设备，TJB型28 m梁需专门设计、生产；对道床扰动及运输影响较大。

经过多次调查和方案比选，最后确定采用TJB型28 m便梁，两端各采用长度12 m的3根I56b工字钢并置组成配跨梁架空线路。成本对比如表1。

表1 成本对比表　万元

施工方法主体加工安拆顶进挖土专利费合计桥式盾构26134810010719TJB28便梁150100150265

3　架空方案设计与施工

3.1　TJB型28 m梁结构

与普通D型便梁类似，TJB型28 m梁主要由纵向的主梁、横梁、梁体支座、横梁与钢轨连接的部件、横梁与主梁连接的部件及主梁与主梁连接的部件等六部分构件组成。主梁为焊接工字型梁，长度28.74 m。梁端高1.5 m，上下翼缘各由1层盖板组成，宽度为480 mm，厚度为40 mm；跨中高1.548 m，上下翼缘各由2层盖板组成，由内而外宽度依次为480 mm、444 mm，厚度依次为40 mm、24 mm。设端加劲肋和竖向加劲肋，宽度160 mm，厚度12 mm。采用单腹板，厚20 mm。横梁，工字型，长4 232 mm，高250 mm，上下翼缘板宽240 mm，厚16 mm，腹板厚12 mm。上下翼缘钻有?25 mm螺栓孔，用于连接隅撑、牛腿、平联斜撑和轨枕扣件。腹板钻有?31 mm螺栓孔，用于横梁腹板与主梁加劲肋之间的连接。TJB型28 m便梁的横断面见图1。

图1　TJB型28 m便梁横断面(单位：mm)

3.2　TJB型28 m梁架空方案

TJB型28 m梁架空轨道的主要原理是用横梁取代轨枕；用主梁取代道床；钢轨所受的荷载通过横梁及横梁与主梁的连接构件传至主梁，再由主梁通过支座传至墩柱，最后传至地基。两端工字钢配跨梁主要是为了保证在顶进过程中墩柱外侧土体出现坍塌后两端线路的稳定，确保行车安全。第1幅顶进时梁体两端均支撑在先制作好的人工挖孔桩支墩上；而工字钢支撑在两端临时支墩上。第1幅顶进时I56b工字钢梁+TJB型28 m梁+I56b工字钢梁架空平面图见图2，架空立面图见图3。

图2 第1幅顶进时架空平面图(单位：m)

当一幅框架顶进就位后，拆除架空结构，将梁体纵移到第2幅框架位置后，重新架空线路，顶进框架。其中，已就位侧框架梁体支撑在该框架顶板边墙支墩上，另一端采用人工挖孔桩作为墩柱，该端工字钢支撑在临时支墩上。第2幅顶进时I56b工字钢梁+TJB型28 m梁架空图见图4，架空立面图见图5。

图3 第1幅顶进时架空立面图(单位：m)

图4 第2幅顶进时架空平面图(单位：m)

图5 第2幅顶进时架空立面图(单位：m)

3.3　方案检算

因框架桥斜交角度大，TJB型28 m梁采取错位架空，错位长度达4 m。在架空过程中，应力是否超限、变形是否满足相应规范要求，是决定该方案可行的关键。

3.3.1　模型的建立 [1-3]

TJB型28 m便梁的模拟：对TJB型28 m便梁建模时进行简化处理，仅考虑中主梁、横梁、平联斜撑，采用梁单元建模。并置工字钢配梁的模拟：对工字钢梁建模时进行简化处理，仅考虑中主梁、横梁、平联斜撑，采用梁单元建模。对主梁中的主梁和横梁的连接处，采用弹性连接中的刚性连接处理。对支座边界条件，采用只受压点支撑。车道建立在中间，用弹性联结中的刚性联结连接到相应钢轨处。TJB型28 m便梁和工字钢弹性模量取2.1×10 5 MPa，泊松比0.3，钢材的重度取值78.5 kN/m 3。TJB型便梁材料为Q345qD，工字钢材料为Q235qD。列车静活载按移动中-活载计算。C30混凝土弹性模量取为3.2×10 4 MPa，泊松比取为0.2，重度取25.0 kN/m 3。风荷载强度按照0.45 kPa取值。荷载组合分别取: 恒载、中-活载组合和列车摇摆力、离心力及横向风荷载组合。便梁模型如图6所示。

图6 TJB型28 m便梁模型图

3.3.2　计算工况及结果

TJB型28 m便梁在中-活载45 km/h的计算条件下，跨中最大竖向位移为68.7 mm(含冲击系数)，静活载竖向挠跨比为1/533，满足《铁路桥梁抢修(建)技术规程(试行)》要求。在离心力、摇摆力及风力组合作用下跨中最大横向位移为4.34 mm，横向位移与跨度比值为1/6 451，满足要求。如图7所示。

图7 荷载组合(恒+活)作用下的竖向位移等值线图

TJB28 m便梁按28 m简支状态，通过有限元计算，TJB型28 m便梁在中-活载45 km/h的计算条件下，在恒载、中-活载、离心力、摇摆力和风力组合作用下，主梁应力最大值为154.1 MPa，满足规范的要求。下平联斜撑以及横梁在恒载、中-活载、离心力、摇摆力和风力组合作用下应力均满足要求。如图8所示。

图8 恒载+(中-活载)作用下的应力等值线图

4　施工注意事项

(1)因架空结构所处位置为半径400 m的曲线地段，实测内外轨高差为105 mm，故钢筋混凝土支墩上表面设与水平面成4°夹角的斜面，并在支墩上预留?5 cm的锚栓孔，用于临时锚固梁体。

(2)为防止梁体向内轨方向横移，除采用锚栓锚固外，在梁体两端外侧加设三角形防横移角钢限位装置。

(3)因TJB28 m便梁与工字钢配梁强度、刚度、截面尺寸均不一致，其结合部处理尤其重要，要最大限度避免因刚度不同造成挠度不一，进而造成三角坑的出现，影响行车安全。便梁与工字钢错位连接处连接示意图见图9。

图9 便梁与工字钢错位连接处连接示意图(单位：m)

(4)顶进过程控制尤其重要。严格执行“顶进不行车、行车不顶进”以及严格落实“一挖一顶，严禁超挖”的措施。

(5)因框架结构跨度大，且斜交，TJB28 m便梁支墩与框架体间最小间距只有0.8 m，严格控制顶进时土体的坍塌范围，并将梁体同端两侧支墩采用钢筋混凝土系梁连成整体，使其成为一个稳定的临时桥墩结构，确保土体出现坍塌时墩柱的稳定。

(6)第2幅框架顶进时，在拆除第1幅框架架空所用的墩柱及系梁时，制定专项方案，派专人盯防，确保施工过程中，不翘头、不倾倒，确保路基及线路的稳定。

5　结束语

本文全面介绍了TJB型28 m便梁在九江县东泉西大道下穿西到线铁路框构桥(大跨度框架桥)顶进中的应用，可为类似工程施工提供指导借鉴，具有很好的推广价值。

参考文献

[1]郭相武.铁路便梁动态特性的试验研究[J].铁道建筑技术,2004(5):23

[2]郭相武.D型施工便梁动态特性的有限元分析[J].铁道标准设计,2005(7):57

[3]陈东巨,朱林根.列车通过低高度施工便梁安全性的理论分析[J].铁道标准设计,2003(9):24

Construction Techniques for Laying the Overhead Tracks Dislocated

with the 28-m TJB-Type Beam in Curved-Line Sections

LinYuntang

(Tianhe Construction Co. Ltd. of Nanchang, Nanchang330001,China)

Key words: frame-structure bridge;oblique; 28-m TJB-type beam;overhead track