PHC管桩在提梁机轨道基础设计中的应用

1、桥梁管桩在提梁机轨道基础设计中的应用徐惠纯（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京）摘要：铁路客运专线提梁机对其轨道基础施加荷栽大，而同时又对基础变形要求高而使提梁机轨道基础成为预制场土建结构物设计的难点之一，在不良地质情况下传统上采用大直径桩基础方案，结合国内首次将管桩应用到提梁机轨道基础设计中的哈大线某工程实例，对提梁机轨道管桩基础设计方法进行论述。关键词：铁路客运专线；预制场；提梁机轨道基础；管桩中图分类号：文献标识码：文章编号：（）概述客运专线箱梁质量大、标准高，提运控制要求严格，提运设备轮轨式提梁机轴重大、轴间距小，故提梁机对基础承载能力要求相当高，对基础和地基的变形要求也极高，以某型

2、提梁机为例，设备要求轨道接头缝隙小于，接头处两轨道的横向位移或高低差均不得大于。由此可见，直接关系到箱梁提运质量和安全的提梁机轨道基础，是预制场土建结构物设计的难点之一。提梁机轨道基础可采用桩基和筏基方案，在不良地质情况下一般采用桩基方案。在进行铁道部重点科研课题客运专线预应力混凝土简支箱梁预制场工业化研发中，课题组在哈大线某预制场首次采用了管桩基础方案并取得成功，为建场单位节省了大量费用。传统管桩多用于地基处理且所受荷载多为静态荷载，将管桩直接使用在提梁机等重大移动荷载下的设计较少，本文从提梁机轨道基础设计出发，对管桩基础设计方法进行论述。提梁机轨道基础设计及方案对比基本说明提梁机轨道基础结

3、构设计宜按正常使用极限状态进行设计，结构和桩基重要性系数取为，荷载系数可按现行公路规范选取，结构需进行承载力及稳定、变形计算。基础设计为变形控制设计，应同时满足承载力、地基及基础变形要求，一般不进行抗裂和裂缝宽度收稿日期：一基金项目：铁道部重点科技研发课题（合同编号）作者简介：徐惠纯（一），男高级工程师，年毕业于长沙铁道学院桥梁工程专业工学学士。验算。工程实例地质预制场位于哈大客运专线长春段附近，场地地质情况复杂，在勘察深度地基土由更新统（：）冲洪积粉质黏土和白垩系泥岩组成，据地质勘察报告，场区地层自上而下依次为：第（）层，粉质黏土，可塑状态，中压缩性土；第（）层，粉质黏土，可塑至软塑状态，中

4、一高压缩性土；第（）层，粉质黏土，可塑状态，中压缩性土；第（）层，黏土，可塑一硬塑状态，中压缩性土；第（）层，粗砂，饱和，中密态；第（）层，泥岩，全风化，呈土状，硬塑一坚硬状态；第（）层，泥岩，强风化，泥质结构，中厚层构造。提梁机轮轨式提梁机为×分体式，全套提梁机共轮，单机单侧设轴轮，最小轴间距，轴重，提梁机荷载如图所示。母掣蝉蝉畔驾！咧！图提梁机荷载（）图式（单位：）初设方案对比据工程地质，在初步设计中进行了桩（咖，）和管桩方案对比，桩基础设计方案如图所示。据计算工程量显示在造价上管桩比桩基有明显经济优势，在技术上管桩施工文明且速度快，施工中无噪声污染，同时由于为预制品，其质量可得

5、到充分保证。采用桩和采用管桩的单位轨道梁（长）经济对比如表所示，其综合经济技术等效益比较如表所示。虹毗轨道粱中心线！堂！堂幽图桩基础提梁机轨道基础结构（单位）铁道标准设计（）徐惠纯一管桩在提梁机轨道基础设计中的应用表经济对比桥梁管桩基础设计管桩基础结构轨道基础由上部轨道梁和下部管桩基础组成。据试算基础分段长度为，可达到经济技术最优，轨道梁高，宽；管桩采用桩径型，纵向间距口（），横向间距（），管桩入轨道梁内；结构如图和图所示。 莩一围管桩基础轨道梁立面（单位：一！墅！塑地面线！塑！塑平交断面普通断面图管桩基础轨道梁断面单位）模型建立与工况分析由于在提梁重载走行荷载作用下，管桩桩顶有对计算有较大影

6、响的变形，故在建立模型时需考虑土、管桩与轨道梁共同作用。桩的模型分析采用基于地基系数的有限元法分析理论，由于地质的复杂，桩侧土抗力地基系数随深度成各种变化，故桩侧土的地基系数按如下公式计算：“式中桩侧土地基抗力系数；地面处的地基系数值；地基系数随桩侧计算点深度），变化的比例系数；随土的类别而定的指数；铁道标准设计（）桩侧计算点深度。管桩的边界条件取为土弹簧单元，土弹簧刚度按公式取地基系数，管桩以为单元划分单位，管桩考虑为杆系单元并施加土弹簧边界条件，桩顶与轨道梁按刚性连接考虑；轨道梁按杆系单元考虑。设计使用有限元分析软件对轨道基础建立结构模型，轨道梁按细分杆系单元，从框架上添加车道，车道偏心取

7、（轨距）；按提梁机重载移动荷载定义车辆数据，并施加于车道上；在定义移动荷载工况时需注意多车道比例系数不进行折减，取为。完成提梁机轨道基础的整体分析模型，如图所示。图管桩基础轨道梁模型由于轨道基础计算应对偏载提梁、落梁、制动各种工况进行分析，而提梁机工况又较为复杂，以下列出各可能最不利工况及其组合：工况一，提梁机重载走行，荷载组合取恒载移动荷载；工况二，提梁机重载走行制动，荷载组合取恒载移动荷载×制动力（对轨道梁）；工况三，提梁机重载走行制动，荷载组合取恒载移动荷载制动力（对管桩）；工况四，单独水平力制动，荷载组合取恒载制动力×。计算结果管桩工况一，据弯矩图，管桩截面前弯矩最

8、大前后缘弯矩最大值，；工况二管桩截面前弯矩最大前，后缘弯矩最大桥粢徐惠纯一管桩在提梁机轨道基础设计中的应用值，；工况四，管桩截面前弯矩最大前，后缘弯矩最大值下。；管桩在工况一、三、四下的弯矩包络图如图、图、图所示。图第况下管桩弯矩包络图（单位：），】挣图第三工况下管桩弯矩包络图（单位：）】口日踞图第四工况下管桩弯矩包络图（单位：）在各种工况下单管桩最大反力为。轨道梁工况一，据弯矩包络图和剪力包络图，轨道基础截面上弯矩最大值，下缘弯矩最大值下，截面剪力最大值；工况二，轨道基础截面上弯矩最大值，下缘弯矩最大值下，截面剪力最大值。设计验算管桩设计初步设计采用型管桩，在本设计中，是的抗弯承载力控制设计

9、而不是单桩竖向承载力控制设计，据预应力混凝土管桩（），有，型管桩抗裂弯矩检验值，极限弯矩检验值，根据本文计算结果显示，在最不利工况下最大弯矩，稍超其抗裂弯矩检验值限值。由于轨道基础为临时工程，其寿命不超过年，课题组认为结构物耐久性和寿命并不控制本设计，从经济技术因素综合考虑，施工图设计依然采用，型管桩，以提高设计的经济性。据本文计算结果有单桩反力，据铁道标准设计儿（）驺盯弦拈削盯胡¨¨挣引”明陋扎仇眨蚋¨拈怕射¨阢蛾”秒船拈伽仉坛衄秽船弘，¨阢坛扼，¨¨¨灌文刀帕馆：扎”憾孤执眨”¨拈悟趴¨仉妞

10、”、：拈舶昭，¨仉吼”拈羽韶¨阢掀，川¨¨叭蕊刀阳撸：六浮力自平衡式模板台车的研制及应用宿金粱（华铁工程咨询有限责任公司，北京）摘要：隧道二次衬砌普通模板台车构件笨重。操作困难，造价昂贵，需要改进。采用拱模合一的方法，尽量减轻单件拱模自重，改整体移动拱模为拆散重组方式，利用走行式机械装置拆装拱模，加快拆装速度，解决了普通模板台车构件笨重。操作困难、造价昂贵的问题。在南水北调西四环暗涵二次衬砌中。使用浮力自平衡式模板台车，保证了施工进度，降低了成本。关键词：浮力自平衡；模板；台车：水工隧道中图分类号：文献标识码：文章编号：（）概述南水北调西四环暗涵工程一标

11、，全部采用浅埋暗挖法施工，全线为双线圆形暗涵，暗涵外径、内径。暗涵中线全长，设施工收稿日期：一；修回日期：作者简介：宿金梁（一），男，工程师，年毕业于上海铁道学院。桥梁竖井个，其中号、号竖井相距，单口施工长度为。其初期支护为厚喷射混凝土，二次模注结构为厚防水混凝土。为了保证二衬混凝土的施工质量，要求采用模板台车进行衬砌。浮力自平衡式模板台车研制的总体思路如果采用传统的模板台车，不但造价高而且由于隧道空间较小，操作起来十分困难。针对这些难题，对当今工程中常用的隧道模板台车进行了分析研究，结合国内外隧道模板台车的一些先进经验，进行了浮力自平衡式模板台车的研制。台车研制需要解决以下问题。（）传统模板

12、台车的内支撑体系复杂，表现为主体支撑框架高大笨重，模板支撑杆件多，支撑杆件伸缩同步性要求高，杆件维修保养难度大，支撑体系占用空间多。“一¨”预应力混凝土管桩（，）有，型桩身横截面结构竖向承载力设计值尺。为，故自身结构免于验算，只需根据竖向承载力设计值对管桩计算桩基深度。设计将管桩按端承摩擦桩计算，根据地质情况确定管桩长度为，但从施工现场检测来看，由于勘察的保守性，管桩达到时已经超过设计值，故经设计变更后最终采用，变更也使管桩的综合承载力得到充分利用。由于在本工程中，管桩直接进人轨道梁内且单桩反力较大，故应对轨道梁进行局部受压计算，设计按局部受压区为圆形，受压构件为矩形考虑，配置方格网

13、式局部受压间接钢筋。轨道梁设计轨道梁可按常规钢筋混凝土结构进行设计，从本文两控制工况中取第二工况为最不利工况，该工况下轨道梁最大弯矩和剪力控制配筋设计，因为轨道梁承受移动荷载，所以其弯矩图为包络图，在实际配筋设计中应注意对梁的上下缘均配置钢筋；由于桩反力较大，需应验算桩对轨道梁的冲切和承台剪切，并采取适当的构造措施。在轨道梁设计中，需要注意的是由于提梁机单轮铁道标准没计（）轮压达到以上，在设计时需针对钢轨对轨道梁的冲切进行承载力验算。结语管桩基础植桩方便、造价低廉、检测方便，施工速度快，适用地质广泛，但在国内铁路提梁机轨道基础设计中一直未得到应用，课题组在进行客运专线预应力混凝土简支箱梁预制场

14、工业化研究中首次将之应用于哈大客运专线某预制场，该预制场现已成功架设箱梁余榀，跟踪监测证明轨道基础完全满足提梁机走行的严格要求，管桩基础比传统桩基础设计有着明显的经济和技术优越性，该方法随后又在哈大线沈阳段某预制场得到再次成功应用。实践证明该技术值得在新建铁路预制场大力推广，此方法对于其他重大移动荷载下的基础设计也有着积极的借鉴意义。参考文献：，预应力混凝土管桩徐至钧，李智宇预应力混凝土管桩基础设计与施工北京：中国机械工业出版杜，：中铁第五勘察设计院集团有限公司哈大铁路客运专线宽城粱场规划与土建设汁北京： PHC管桩在提梁机轨道基础设计中的应用作者：徐惠纯， Xv Huichun作者单位：中铁

15、第五勘察设计院集团有限公司,北京,102600刊名：铁道标准设计 英文刊名：RAILWAY STANDARD DESIGN年，卷(期：2009，""(5引用次数：0次参考文献(3条1. 03SG409.预应力混凝土管桩2. 徐至钧. 李智宇 预应力混凝土管桩基础设计与施工 20053. 中铁第五勘察设计院集团有限公司 哈大铁路客运专线宽城梁场规划与土建设计 2008相似文献(10条1.期刊论文 韩刚. Han Gang 350 km/h铁路客运专线箱梁预制场规划设计原则与方法 -铁道勘察2008,34(3随着铁路客运专线建设的迅猛发展,双线整孔箱梁预制梁场成了施工中的重点.

16、结合国外高铁及国内各客运专线箱梁预制场建设经验,从梁场选址、制梁台座数量确定、存梁台座数量确定、梁场规划布置方式、出梁方式及出梁设备等方面,重点介绍了梁场规划设计的原则与方法.2.期刊论文 张立青 铁路客运专线箱梁预制场地基处理设计 -路基工程2010,""(1铁路客运专线箱梁预制场地基土中不少为软弱土和不良土,由于箱梁预制场对地基要求严格,因此,与普通大型临时工程设施的要求有着本质区别.文章总结了笔者20062008年主持和参与的数十个客运专线预制场地基处理设计经验,针对预制场地基土质复杂、荷载大、变形标准要求高的特点,对预制场地基处理的设计进行了论述.3.期刊论文 周冰

17、. Zhou Bing 海南东环铁路客运专线箱梁预制场设计 -国防交通工程与技术2009,7(2结合海南东环铁路秀英梁场设计实例,重点介绍了铁路客运专线32 m、24 m箱梁预制场的规划,制梁台座、存梁台座、箱梁模板的设计,为类似工程规划设计提供有益的借鉴.4.期刊论文 刘长勇. Liu Changyong 铁路客运专线箱梁预制场制梁台座设计研究 -铁道建筑技术2009,""(12总结了铁道部重点科技研发课题<客运专线预应力混凝土简支箱梁预制场工业化研究>成果和20062008年国内数十处铁路客运专线箱梁预制场制梁台座设计经验,从制梁台座设计理论和标准等方面进行

18、了阐述,并结合工程实例对制梁台座的设计标准、技术及注意事项进行了综合论述,可在同类工程中推广应用.5.期刊论文 梁毅. Liang Yi 铁路客运专线箱梁预制场规划设计原则与方法 -铁道建筑技术2006,""(2结合中国铁道建筑总公司科研课题"客运专线箱梁预制场工业化研究"成果及京津城际轨道交通工程试验段箱梁预制场的建设经验,重点介绍了客运专线箱梁预制场规划设计的原则与方法,为正在进行的客运专线施工中箱梁预制场的建设提供参考.6.期刊论文 张立青. ZHANG Li-qing 铁路客运专线箱梁预制场规划方案设计研究 -工程建设与设计2009,""(2制梁场是铁路客运专线建设最重要的大临工程,制梁场规划方案确定是其建设的首要工作.制梁场规划方案直接关系其后的整体规划设计和辅助工程规划设计质量,故制梁场规划方案的合理确定和规范化设计十分必要.结合笔者主持和参与的多个铁道部课题科研成果和对国内数十个制梁场的规划设计经验,对铁路客运专线制梁场规划方案技术进行了论述.7.期刊论文 葛敏 武广铁路客运专线制梁场设置方案 -铁道标准设计2010,""(1结合武广铁路客运专线静j梁