合肥市振东大道下穿l联络线顶进桥纵挑横抬方案设计

数PAGExx市xx大道下穿L4联络线顶进桥纵挑横抬方案设计工程概况xx市xx大道下穿L4联络线顶进桥桥止处为填土路基，轨面比两侧高约5m，地貌单元为江淮丘陵。xx大道设计规划为：人行道4m+非机动车道4.5m+绿化带1.5m+机动车道16m+绿化带8m+机动车道16m+绿化带1.5m+非机动车道4.5m+人行道4m。xx市规划在K0+460处下穿L4联络线（公路规划里程K21＋31.855），规划公路与铁路曲线切线夹角为63-33-00，曲线半径300m，框架设计均采用顶进方法施工，箱身采用C35钢筋砼，抗渗等级为P6。顶进框架为三孔不连续（2-9.78m+2-10.32m+2-9.78m）钢筋砼框架桥，结构高9.3m，底板厚0.95m，边墙宽0.87m，顶板厚0.85m，每孔间留有10cm构造缝，总宽度68.69m,正交宽度61.5m，框架顶至轨顶高1.0m。①1层素填土：层厚0.6～5.9m，层底标高21.2～30.9m；①2层淤泥质填土：层厚0.6～1.7m，层底标高20.3～21.8m;②层粘土夹粉质粘土：层厚1.4～3.0m，层底标高18.7～20.7m③层粘土：层厚未钻穿，该层土韧性及干强度高。该层土重力密度r在19～20.7KN/m3；该层土粘聚力C在60～110KPA。地质资料反映：该桥位处地面以下15米内无地下水，桥位处无不良地质现象，桥位处地震烈度为7度。线路加固设计计算列车荷载计算：列车最大轴重按铁路桥涵设计规范中-荷载取值:本线列车最大轴重为220KN;计算跨度8.0米，最大列车荷载=220×5+92×（8.0-1.5×5）=1146KN钢构件基本资料普工40a：截面面积A=8607mm2；单位重量:67.565Kg/m,0.676KN/m；惯性矩Ix=217140000mm4；惯性矩Iy=6599000mm4；截面模量Wx=1085700mm3；截面模量Wy=92944mm3；普工56b:截面面积A=14658mm2；单位重量:115.065Kg/m=1.151KN/m；惯性矩Ix=685030000mm4；惯性矩Iy=14238000mm4；截面模量Wx=2446536mm3；截面模量Wy=169500mm3；钢梁、钢轨弹性模量:E=2.1×106kg/cm2=2.1×107N/cm2=2.1×105Mpa纵挑横抬方案优化本桥线路加固与传统纵挑横抬的区别本桥下穿处铁路曲线仅为300m，并且单孔桥箱宽度达23.55m，不能使用钢便梁对既有线加固，设计提出对线路采用纵挑横抬加固。传统的纵挑横抬法施工为：纵梁挑在横梁上方。这样横梁上的荷载是通过“U”型螺栓传至纵梁上的，此方法在列车最大轴重通过横梁时，对“U”型螺栓的集中荷载易将“U”型螺栓折损而发生事故，所以本方法已很少使用。本桥纵挑横抬设计时将纵梁置于横梁下方（见图1、图2），这样横梁上的荷载是传至纵梁上的，“U”型螺栓只是作为联结件把纵、横梁连接为整体，从而减小了行车事故的风险。图1线路加固平面图图2线路加固横断面纵梁跨度的控制本桥中孔框架斜交宽度23.55米，若采用通长纵梁是不经济的。本桥通过设置挖孔桩（见图3）选用双56b工字钢做纵梁，将纵梁跨度控制在8米左右，经过计算是可行的。铁路曲线内侧纵梁设置在就位后框架外侧2.5m，铁路曲线外侧纵梁设置在预制框架顶。横梁跨度的控制本桥与既有线斜交角度为63.55度，经计算横梁最大跨度需要15.24m，必须采取措施控制横梁的跨度。我们采取在曲线内侧铺设双排枕木垛和曲线外侧加设挖孔桩，作为纵梁的过度支点，待框架顶进至挖孔桩时凿除挖孔桩，纵梁再转移至框架顶，从而达到将横梁的跨度控制在7.5m。（见图4）图3挖孔桩布置横断面图图4挖孔桩平面布置图横梁选用及计算：本桥下穿L4联络线位置处为半径300米的小曲线铁路，两线斜交角度为63.55度，经计算横梁支点最大跨度有15.24米，必须采取措施控制减小横梁的跨度。经调查其它工地有大量普工40a即将闲置可以调用，所以横梁优先选用普工40a。横梁间距0.45米，跨度7.5米计算资料：工40a横梁受力分析：每根横梁所承受的荷载P计算取列车最大轴重22T，考虑冲击系数1.15,工字钢横梁的不均匀工作系数1.30,则综合系数β=1.15×1.30=1.5βP=1.5×22=33.0T，扣轨间距150cm。设计跨度内，线上活载由线下横梁共同承受（列车最大轴重轴间距1.5米，横梁布置间距0.45米,则：每根横梁受力为βP/1.5×0.45=9.9T,即横梁支反力R=220/2*0.45=49.5KN。按《桥涵顶进设计与施工》（铁四院桥隧处编）进行计算:弯曲强度检算:M中=qL2/8+（R×C）=0.676×7.52/8+（49.5×3）=159.253KN·m=159.253×102cmσ=M/Wx=159.253×102/1085.7=15.635kN/cm2=156.35Mpa<[σ]=170Mpa(强度可行)挠度检算：每根横梁受力为1.5P/1.5×0.45=9.9T,按桥涵顶进设计与施工（铁四院桥隧处编）进行检算:Fmax=0.5×9.9×1000×clp2/(24EI)×(3-4a2)=0.5×9900×300×07502/（24×2.1×106×21714）×（3-4（c/lp）2）=1.80cm<〔f〕=L/400=0750/400=1.875cm(挠度可行)跨度7.5米，横梁间距0.45米时,可采用普工40a做横抬梁。但必须采取有效措施控制横梁跨度。纵梁选用及计算:横梁两侧支点均作用在纵梁上，纵梁选用双56b工字钢，纵梁跨度按8米布置进行检算：工56b纵梁受力分析：列车活载q1=1146/8.0×1.13=161.87KN/m横梁自重（每片梁）q2=0.676×12/0.45=18.03KN/m纵梁自重q3=1.151×4=4.6KN/m两侧纵梁上q总=（161.87+18.03+4.6）KN/m=184.50KN/m一根56b工字钢q=184.50/4=46.125KN/m=461.25N/cm工字梁弯曲强度检算：跨度8.0mM中=qL2/8=46.125×8.02/8=369KN·m=369×102cmσ=M/Wx=369×102/2446.536=15.083kN/cm2=150.83Mpa<[σ]=170Mpa(强度可行)挠度检算：fmax=5qL4/384EI=5×461.25×8004/(384×2.1×107×68503)=1.710cm<〔f〕=L/400=800/400=2.0cm(挠度可行)。纵梁跨度可按8米控制。挖孔桩计算挖孔桩布置说明为防止框架顶进时干扰挖孔桩，曲线内侧挖孔桩布置于就位后框架外侧2.5m处；为控制横梁跨度并保证不侵占铁路安全界限，曲线外侧挖孔桩布置于距离铁路中线3m处；为防止顶进桥顶进时两侧路基土坍塌，在曲线内侧就位后框架桥两端对称布置2根挖孔桩。单桩承载力计算（设计桩长15米，桩径1.2米）[P]=(Ulτp+AσR)/2（公式取自路桥施工计算手册）U:桩周长A:桩尖面积τp:桩塑土的平均极限摩阻力=70Kpa（地质资料反映）σR:桩尖土的极限承载力KpaσR=2moλ[σo+k2γ2(h-3)]（公式取自路桥施工计算手册）mo：清底系数，t/d≤0.3取mo=0.7h取10mγ2:桩尖以上土的容重,取19KN/m3λ:修正系数取0.65σo:桩尖处土的容许承载力KpaσR=2×0.7×0.65[150+0.7×19(10-3)]=221.2Kpa所以:[P]=(Ulτp+AσR)/2=1/2(3.77×10×70+1.13×221.2)=1444.5kN荷载计算最大跨度取8.0米列车荷载G1=1146KN横梁自重G2=q2×8.0=18.78×8.0=150.24KN纵梁自重G3=q3×8.0=4.6×8.0=36.8KN桩身自重G4=πr2×h×26=3.14×0.6×0.6×15×26=441.1KNG总=（G1+G2+G3）/4+G4=333.3+441.1=774.4KN＜[P]=(Ulτp+AσR)/2=1444.5KN（设计可行）结束语近年来我国经济持续