桥涵接长加固检算.doc

营业线桥涵接长线路安全技术防护加固检算摘要在营业线上进行桥涵接长施工，必须确保线路设备安全，文章介绍了线路安全防护加固方式的构造特点和科学的检算方法。关健词营业线 桥涵接长 安全防护 计算方法 1、工程概况京秦线是从160km/h提至200km/h的高新技术“试验田”，它既是我国晋煤外运的重载通道，又是暑运、专运、春运的通道，属无缝线路。目前是北京铁路局车流密度最大（77对/天）、车速最高（160km/h）的主要干线。我处担负的A4标段DK84+900DK103+000的桥涵接长加固16座。其中有7座通道涵，相邻路基较高，离轨道较近，施工要在保证营业线行车安全、完成运输任务的前提下进行，同时为了保证路基的稳定与完整，路基防护显得尤为重要。2、加固方式在进行路基防护前必须作好安全防护的准备工作，对施工人员进行安全教育，备足够的工字钢、槽钢等防护材料。施工前与有关部门取得联系以获得接长处是否存在地下管线，确定其具体位置，对桥涵接长的管线进行改移。既有的七座通道涵的接长都需拆除翼墙，拆除翼墙前，采用挖孔桩进行防护，具体作法是用洛阳铲及钢筋混凝土圆管成孔，孔深挖至基础下1m，内置钢筋笼，然后灌注200号混凝土。填土高度小于5.5m时，桩直径为40cm，其中心距60cm。每根桩配6根直径12mm的A3钢筋；填土高度小于8m时，桩直径为75cm，其中心距120cm。每桩配18根直径16mm的A3钢筋。挖孔桩的布置情况如平面图、立面图所示。此种情况是在列车荷载一直作用下考虑的，且此桩在道床坡脚，离道床越远，填土高度越低时桩径及配筋可相应减少。3、理论计算计算采用库仑理论：墙背倾角=0；土的内摩擦角=35，ctg=1.428；墙背摩擦角=2/3=2/335=23.33令=+ =35+23.33=58.33，tg=1.621，土层为砂粘土，其土容重=17KN/m3；轨道和列车荷载换算土柱高度ha=3.4m，分布宽度la=3.6m，道碴肩宽30cm，道床高度50cm，道床坡度1：1.75，K=30+501.7550=67.5cm。4、实例检算4.1 K88+104涵的填土高为4.92m；K91+173涵的填土高为4.44m；K92+533涵的填土高为5.1m；K96+269涵的填土高为5.44m； K99+685涵的填土高度为5.44m；K101+996涵的填土高为5.1m，这6个涵洞的填土高度均小于5.5m，取H=5.5m。4.1.1设破裂面交于荷载分布范围内 ，受力分析如图3所示，用库仑主动土压力公式计算如下：A=1/2H(H+2ha)=1/25.5(5.5+23.4)=33.8251 B=1/2H(H+2ha)tg+Kha=0.6753.4=2.295tg=tg（tg+ctg）（tg+BA）=1.621(1.621+1.428)(1.621+0.068)=1.6212.269取tg=0.648，所以=32.940.6485.5=3.5640.675+3.6=4.275 与假设相符，所以Ea=(AtgB)cos(+)sin()=17(33.8250.6482.295)0.3756=125KN/mh1=K/(tgtg)=0.675/0.648=1.042；h2=Hh1=5.51.042=4.458Zx=(H3+3ha*h22)/3(H2+2hah2)=1.282mEx=Eacos()=125cos23.33=115KN/m4.1.2用平衡设计理论确定桩的断面尺寸并布置钢筋假设填土宽度为1m，1m范围内桩体弯矩M=11511.282=147.43KNm。混凝土标号为200号,w=7MPa，n=15，n为钢筋的弹性模量与混凝土的变形模量之比值，钢筋取A3钢,g=130MPa(1)计算受压区的相对高度aa=nw/nw+g=157（157130）=0.447(2)确定桩的断面尺寸bh2=2M/a(1a/3)w=2147.43106/(0.4470.8517)=111106mm3因假设填土宽度b=1m，则h=111106/1000=333mm；采用h=400mm，估计a=50mm，则h0=ha=350mm，取h0=350mm。（3）确定钢筋的面积Ag=M/g（1a/3）h147.43106/130（10.447 /3）350 =3808mm2选用12，其截面积s=113.1mm2，设选用钢筋根数n=Ag/s=3808/113.1=33.67根取n=34，则Ag供=34113.1=3845.4mm23808mm2。（4）验算应力选用3412，Ag供=34113.1=3845.4mm2=Ag/bh0=3845.4/（1000350）=0.010987，n=0.1648，=2+2nn=0.4094g=M/Ag供（1/3）h0=（147.43106）/3845.4（10.4094/3）350=126.85Mpag=130Mpa；h=（g/n）x/（h0x）=（126.85/15）0.4094/（10.4094）=5.86Mpaw=7Mpa。（上式中x=h0）（5）假设为正方形桩，实际为圆桩，其直径为40cm，设桩内配筋n根，在1m2的桩内配置钢筋34根，在40的桩内应配筋n，（100100）/3.142020=34/n，则n=6根。每根桩内配6根主筋，桩的钢筋布置如图4（6）根据计算，填土高度小于5.5米的桥涵，其防护桩人工挖孔桩，直径为40cm，桩中心距为60cm，桩长为（路肩标高基础底标高+1.5m）5.5+1.5=7m。桩内环形布置12mm主筋6根，保护层为5cm，箍筋为8mm圆钢，间距为30cm，桩内灌注200号砼。每个桥涵拆除方两侧需加固部分，挖孔桩按60cm的间距布置，每侧4根。由于计算时假设列车荷载一直作用且桩又设在道床坡脚处，故安全系数较大，当桩离道床坡脚较远，填土高随之降低，桩径和配筋均可减少，在实际施工中，我们只减少了桩长，桩径与配筋均未改变。4.2 K99+264框构,其填土高度7.55m,取H=8m4.2.1 设破裂面交于荷载分布范围外，受力分析如图5所示，用库仑主动土压力公式计算如下：A=1/2H2=1/288=32 B=1/2H2tglaha=12.24tg=tg（tg+ctg）（tg+BA）=1.621(1.621+1.428)(1.6210.3825)=1.6211.943取tg=0.322，所以=17.85。h1=K/(tgtg)=0.675/0.322=2.1；h2=la/(tgtg)=3.6/0.322=11.18m；h3=Hh1h2=82.111.18=5.28m。h3 0 ，与实际不符。4.2.2 设破裂面交于荷载分布范围内受力分析如图3，只是H变为8m，用库仑主动土压力公式计算如下:A=1/2H(H+2ha)=1/28(8+23.4)=59.2B=1/2H(H+2ha)tg+Kha=0.6753.4=2.295tg=tg（tg+ctg）(tg+BA)=1.621(1.621+1.428)(1.621+0.0388)=1.6212.2496。取tg=0.6286，则0.62868=5.030.675+3.6=4.275 与假设不符4.2.3 由于上述1、2情况，所以应按破裂面交于荷载边缘计算，破裂角如图6所示，受力分析如图7所示。tg=(0.675+3.6)/8=0.5344，=28.12A=1/2H(H+2ha)=1/28(8+23.4)=59.2B=1/2H(H+2ha)tg+Kha=0.6753.4=2.295Ea=(AtgB)cos(+)sin()=17(59.20.53442.295)0.4521/0.9981=226KN/mEx=Eacos()=226cos23.33=207KN/m；h1=K/(tgtg)=0.675/0.5344=1.263h2=Hh1=81.263=6.74；Zx=(H3+3ha*h22)/3(H2+2hah2)=2.96m。4.2.4 用平衡设计理论确定桩的断面尺寸并布置钢筋填土宽度取1m，1m范围内桩体弯矩M=20712.96=613KNm混凝土标号为200号，w=7MPa，n=15，（n的含义同前）钢筋取A3钢，g=130MPa(1)计算受压区的相对高度a=nw/nw+g=157（157130）=0.447(2)确定桩的断面尺寸bh2=2M/a(1a/3)w=2613106/(0.4470.8517) =460.4106mm3填土宽度b=1m，则h=460.4106/1000=678.53mm。采用h=750mm，估计a=50mm，则h0=ha=700mm，取h0=700mm。（3）确定钢筋的面积Ag=M/g（1a/3）h=613106/130（10.447 /3)700=7915mm2采用16mm的圆钢 , 其截面积s=201mm2，需钢筋根数取n则n=Ag/s=7915/201=39.4根，取n=40根，则Ag供=40201=8040mm27915m2（4）验算应力选用40根16mm，Ag供=40201=8040mm2=Ag/bh0=8040/（1000700）=0.014857；n=0.1723；=0.4395g=M/Ag供（1/3）h0=（613106）/8040（10.4395/3）700=127.6Mpag=130Mpah=（g/n）x/（h0x）=（127.6/15）0.4395/（10.4395）=6.67Mpah=7Mpa；（上式中x=h0）（5） 假设为正方形桩，实际为圆桩，其直径为75cm，设桩内配筋n根，在1m2的桩内配置钢筋40根，在75的桩内应配筋n（100100）/0.25（3.147575）=40/nn=0.2540（3.147575）/10000=17.66根，取整数n=18根，每根桩内配18根主筋，桩的钢筋布置如图8（6） K99+264 116m小桥防护桩的直径取为75cm，中心间距120cm，桩长9.05m，桩内布置16mm圆钢18根，保护层为5cm，每30cm设8mm钢筋箍筋一根，每侧布置75桩4根。由于计算时假设列车荷载一直作用且桩又设在道床坡脚处，故安全系数较大，当桩离道床坡脚较远，填土高随之降低，桩径和配筋均可减少，在实际施工中，我们只减少了桩长，桩径与配筋均未改变。5、施工工艺（1）挖40cm的孔由人工从上到下用洛阳铲进行，遇到夹杂的大石块要小心将其挖除，挖土时先挖中间，再挖四周。（2）为了防止坍孔和保证操作安全，75cm的桩孔采用内径75cm的混凝土薄壁圆管作护壁，该混凝土标号为C20号，壁厚8厘米，管节长0.5m。挖孔时，随着桩深来增加圆管管节护壁，利用自重使圆管下沉到位。（3）桩中心线控制在孔位地面上，做好十字控制桩，每下一节圆管均进行中线测量，使其垂直下沉。（4）桩钢筋笼按设计进行绑扎，为保证钢筋笼牢固，每三道箍内加一#字加强支撑与主筋焊接牢固，并使其每侧长出5cm，以控制保护层5cm。钢筋笼就位时，尤其是靠近碴边钢筋笼就位时，应特别注意到上部电力线位置，防止钢筋笼进入安全限界外。如果上部空间不允许，钢筋笼必须分别制作，上下节主筋采用帮条双面焊接，整个钢筋笼用槽钢悬挂在井壁上，借自重使其保持垂直。在灌注砼时，为防止偏斜，因用木棍将钢筋笼支撑固定牢固。砼标号为200号，石子粒径为580mm，水泥用32.5R普通硅酸盐水泥，坍落度为35cm，机械拌合，振动棒人工捣固，人工运料，砼采用串筒下料。连续分层灌注，每层厚度小于0.5m。6、使用人工挖孔防护桩的效果我管段使用人工挖孔防护桩加固路基后，虽采用了人工小炮控制爆破的拆除办法，但既有路基无一处出现坍方现