K440+431顶涵线路加固检算及顶背设计(9-27)

浙赣线DK440+431顶进框架线路加固检算本顶涵施工地段线路架空道和牵20线为普通直线，道为P60可动心道岔，受力体系不同，故分别检算。1道架空检算1.1横抬梁在每根砼岔枕下穿1片I36a，并将工字钢和岔枕用抱箍联成整体，为防止岔枕损坏，工字钢与岔枕底之间加垫5cm木板。I36a：Ix=15760cm4，Wx=875cm3，G=60kg/m。1.1.1恒载道岔及砼岔枕重 1504kg/m0.6=900kg横抬梁自重 60kg/m 恒载合计： P恒集900 kg /m P恒均60 kg/m1.1.2活载参阅铁路工务技术手册.桥涵P598附录八有关桥枕计算，采用弹性地基梁理论上将基本轨作连续梁，横抬梁作基本轨的弹性支座，假定列车轴重纵向分布在2.5根横抬梁上，而且考虑道可动心道岔的稳定性，列车限速最好为25km/h。P123t/2.59.2t P00.5P14.6t计算图式如下： 列车冲击系数（按45km/h检算）1+=1+0.75u28/(40+L横)=1+0.75(45/60)28/(40+5.5)=1.3461.1.3横抬梁弯矩计算1.1.3.1 M恒= P恒集0.5C+q恒均L横2/8 =9000.52+605.52/8=1127 kgm1.1.3.2 M活=(1+)P0C=1.34646002.0 =12383 kgm1.1.3.3 M横=M恒+M活=1127+12383=13510 kgm1.1.4横抬梁强度检算=M横/ Wx=13510102/875=1544 kg/cm2=1700kg/cm2 可 1.1.5横抬梁挠度检算f=P0C(3L横2-4C2)/24EIx =4600200(35502-42002)/(242.110615760) =0.87cmf/L横=1/632f/L=1/400 可 1.1.6端部抗剪检算Q恒=P恒集0.5+q恒均L横/2=9000.5+605.5/2 =615 kgQ活=(1+)P0 =1.3464600 =6192 kgQ=Q恒+Q活 =615+6192 =6807 kg=1.5Q /dh=1.56807/1.036 =284kg/cm2=1000kg/cm2 可1.2纵抬梁道荷载由6片I56a纵抬梁承担。按L纵=9.0 m作为检算跨度。活载按东风4型机车双机联挂+8t/m限速45km/h检算，但考虑到道岔的稳定性最好限速25km/h。I56a：Ix=65586cm4，Wx= 2342cm3，G=106.27kg/m。图式如下： 1.2.1恒载道岔钢轨和砼岔枕重 1500kg/m纵抬梁自重 106.27kg/m6= 638kg/m横抬梁自重 60kg/m6/0.60m= 600kg/m 纵横抬梁扣件自重 150 kg/m恒载合计：q恒=2888kg/m1.2.2活载按工务技术手册.桥涵中P17中东风4型机车双机联挂 +8t/m的换算均布载重表，9.0 m跨的K0、K0.5采用插入法得出：K012.96t/m K0.5=11.24t/m列车冲击系数（按限速45km/h算）1+v=1+0.75(V限/v)28/(40+L纵)=1+0.75(45/60)28/(40+9)=1.3211.2.3纵抬梁弯矩计算1.2.3.1 M恒= q恒L纵2/8 = 2.88892/8 = 29.241 tm1.2.3.2 M活=(1+) K0.5L纵2/8=1.32111.2492/8 =150.336 tm1.2.4纵抬梁端部剪力计算Q恒=q恒L纵/2=2.8889/2=13.00 tQ活=(1+)K0L纵/2 =1.32112.969/2 =77.04 t1.2.5纵梁活载偏载系数计算道岔架空时，列车活载不均匀作用在线路两侧的纵梁上，按跨度最大的横抬梁检算偏载情况，如下图式： RA=P0(2.654.15)/5.51.236 P0RB=2P0- RA0.764 P0则偏载系数为：RA/2P0=1.236P0/2P0=0.6181.2.5.1纵抬梁强度检算（检算偏载较重的一侧3片I56a纵梁）=(0.5M恒M活)/nWx=（0.529.2410.618150.336）105/(32342.31)=1530 kg/cm2=1700 kg/cm2 可 1.2.5.6纵抬梁端部抗剪检算（检算偏载较重的一侧3片I56a纵梁）=1.5(0.5Q恒Q活)/ndh=1.5(0.5130000.61877040)/(31.2556) =387kg/cm2=1000kg/cm2 可1.2.5.7纵抬梁绕度检算1.2.5.7.1检算偏载较重的一侧3片I56a纵梁的挠度f1=5K0.5L纵4/(384EI) =50.618112.49004/(3842.110665590) =1.44cmf1/ L纵=1/625f/ L=1/400 可 1.2.5.7.2检算偏载较轻的一侧三片I56a纵梁的挠度f2=5K0.5L纵4/(384EI) =50.382112.49004/(3842.1106365590) =0.89cmf2/L纵=1/1011f/L=1/400 可 1.3道岔轨道高差检算活载偏载造成线路左右纵梁挠度不同，应对线路左右钢轨的高差进行检算，根据铁路轨道工程质量检验评定标准，钢轨左右股轨面水平差2mm。f1=1.44cm f2=0.89cm左右纵梁挠度高差 y=1.44-0.89=0.55cm斜率 Ky/L横抬梁 0.55/5500.001 线路左右钢轨高差 y轨KL轨距 0.0011500 1.5 mm y轨=2 mm2道和牵20线架空检算道为正线P60轨、型砼枕，牵20线为P50轨、木枕，无论活载或恒载道均比牵20线大。而架空结构两者完全一样，故只对道进行检算即可。2.1横抬梁采用I32a，每个枕木盒穿一片。I32a：Ix=11075.53cm4，Wx=692.2cm3，G=52.7kg/m。2.1.1恒载钢轨重 60kg/m2=120kg/m轨枕重 350kg/0.60m=583kg/m横抬梁自重 52.69kg/m 恒载合计： P恒集（120+583）0.6421.8 kg P恒均52.69 kg/m2.1.2活载理论上将基本轨作连续梁，横抬梁作基本轨的弹性支座，假定列车轴重纵向分布在五根横抬梁上。计算图式： 利用同一点钢轨挠度与横抬梁挠度相等原理，查阅铁路工务技术手册桥涵册，有P1=P(1+18K+7K2)/(5+34K+7K2)P2=P(1+11K)/(5+34K+7K2)P3=P(1-3K)/(5+34k+7K2)式中K=a3EnJn/EpJpC2(3L-4C),En、Jn分别为横抬梁的弹性模量及惯性矩（工32a：Jn=11075.5 cm4）Ep、Jp分别为基本轨的弹性模量及惯性矩（P60轨：Jp=2037 cm4,）K=0.0696,上述公式求出B轮分配在各横抬梁上的载重P1=0.309P P2=0.239P P3=0.107P考虑到相邻轮轨的影响，可近似取P1=0.4P P0=0.2P=0.223000=4600kg 列车冲击系数1+=1+0.75u28/(40+L横)=1+0.75(45/60)28/(40+4.5)=1.3542.1.3横抬梁弯矩计算2.1.3.1 M恒= P恒集0.5C+q恒均L横2/8 =421.80.51.5+52.694.52/8=450 kgm2.1.3.2 M活=(1+)P0C=1.35446001.5 =9343 kgm2.1.3.3 M横=M恒+M活=450+9343 =9793 kgm2.1.4横抬梁强度检算=M横/ Wx=9793102/692.2=1415 kg/cm2 =1700kg/cm2 可 2.1.5横抬梁挠度检算f=P0C(3L横2-4C2)/24EIx =4600150(34502-41502)/(242.110611075.53) =0.64cmf/L横=1/703f/ L=1/400 可 2.1.6端部抗剪检算Q恒=P恒集0.5+q恒均L横/2=421.80.5+52.694.5/2 =329 kgQ活=(1+)P0 =1.3544600 =6228 kgQ=Q恒+Q活 =329+6228 =6557 kg=1.5Q/dh=1.56557/0.9532 =324kg/cm2=1000kg/cm2 可2.2纵抬梁主跨纵抬梁由6片I56a组成。按L纵=9.0m作为检算跨度。活载按东风4型机车双机联挂 +8t/m限速45km/h检算。道和牵20线纵抬梁的型号、数量和跨度与道的纵抬梁一样，而道和牵20线的恒载小于道（道岔重于普通线路），且道和牵20线的列车活载对称均匀分布在6片I56a上，不会出现像道那样活载偏载现像，则道和牵20线纵抬梁的弯矩、剪力和挠度均小于道的纵抬梁，故不用重复检算，即能满足要求。3挖孔桩检算只对桩基底强度作检算，取和道两线间的主跨挖孔桩（2.1m2.1m）作为检算对象，双线来车时挖孔桩受力最大。3.1单桩实际受力分析3.1.1荷载3.1.1.1恒载：如下面的图式 P恒主=22.8889/4 =13.0 tP恒副= 22.8885/4 = 7.22 tP恒桩=(2.12.17.12)+0.5(2.12.1+3.13.1)12.2 84.50 tP恒= P恒主+ P恒副+ P恒桩13.0+7.22+84.50104.7 t3.1.1.1活载 如下面的图式一和图式二（考虑道的偏载, =0.618） P活10.5RA0.5（5.3+7.1+8.9）P/L纵 0.521.323.0/9.027.22 tP活2RA0.618(5.3+7.1+8.9)P/L纵+0.582.552/ L纵 0.61821.323.0/ 9.00.582.552/ 9.035.43 tP活(P活1+P活2)0.9(27.22+35.43)0.956.39 t（按桥规规定双线会车活载只计两线总和的90）PP恒+P活104.7+56.39161.09tM(P恒主P恒副+P活)0.3 (13.0-7.22+56.39)0.318.65 t.m3.2挖孔桩底地基承载力检算（桩底每边扩挖0.5m）挖孔桩基底置入泥质砂岩，=200kpa20 t/F3.13.19.61W3.13.12/64.97m3P/FM/W (161.09/9.61)(18.65/4.97)16.753.75120.5 t/20 t/ 可210.6 t/ 3.3挖孔桩底地基偏心检算eM/P18.65/161.1=0.116m B/6=3.1/6=0.52m 可顶背设计顶背采用C15砼，顶背长5.2m，依据铁四院出版的桥涵顶进一书中的关于顶背设计的方法设计。一、顶背尺寸计算取h13.5m，b10.541h1-0.270.5413.5-0.27=1.62mb=b1+0.3=1.62+0.3=1.92mh下btg1.92tg351.34m取h下1.35mh上h1- h下0.5m3.5-1.35-0.51.65m二、顶背受力1、顶力计算框架自重 A3.54.1-33.5+0.20.2+0.20.253.94 G3.9421.642.5213.15 t最大顶力Pmax1.4G1.4213.5298t2、顶进时顶背后填土被动土压力（根据朗金公式计算）取r1.8 t/m3 30 m= h1/h23.0/3.5=0.86=tg-1 1=45=/90=45/90=0.51=rmh2tg2(45+/2) =1.80.50.863tg2(45+30/2)=7 t/2=r(h1+mh2)tg2(45+/2) =1.8(3.5+0.50.863)tg2(45+30/2)=25.9 t/3、检算砼截面A-A=(1-2)h上/h1=(25.9-7)1.65/3.5=8.91 t/A=1+=7+8.91=15.91 t/取1m宽的砼后背EPA=0.5(1+A)h上=0.5(7+15.91)1.65=18.9 t/myA=(A +21)h