纵横抬梁在道岔区的应用

浅议纵横抬梁在道岔区的应用齐齐哈尔铁道建筑工程总公司隋忠生一、工程概况新建大庆市西城工业园区开发有限公司铁路专用线工程位于大庆市让胡路区，本工程下穿让胡路西站哈侧道岔区，为穿越让西站场既有线修建了1孔lp—9.0m的钢筋混凝土框架桥，该桥全高10.7m、全宽11.0 m、全长87.0m，中心里程为DK5+221.530m，框构中心线与滨洲下行线相交里程为DK5+252.800m （相应的滨洲线里程为K173+896.760m），该桥共穿越既有线路12条，分别为罐1线、站5线、站3线、站2线、牵出1线、牵出2线、渡线、壮让线、机车出库线、机车入库线、滨洲下行线和滨洲上行线。

为了施工该桥既有线必须全部架空加固，由于罐1线、站5线、站3线、站2线位于道岔区，由于4条线路昼夜行车密度65对，且调车和日常检修作业非常繁忙，针对此种情况，我们在罐1线至站2线采用纵横抬梁方式加固线路，且道岔区下方框构采用带土顶进法施工。

二、纵横抬梁施工本工程采用连续3天封锁施工，拆除既有岔区线路的方法架设纵横抬梁。

横抬梁采用45B工字钢，由于是道岔区架空线路，45B工字钢只能放到灰枕底，不能正常穿灰枕空架设，每组横抬梁由2片工字钢组成，由于框构顶面距灰枕底高度仅为1.1m，纵梁只能放在横抬梁上方。

为了确保既有线行车安全，减少调车和日常检修作业的影响，故罐1线和站5线采用D20型梁的纵梁为纵梁，站3线和站2线采用D24型梁的纵梁为纵梁，纵梁与横梁采用Q235υ22圆钢制作的U型螺栓吊接，连接扣板采用P50鱼尾板。

纵梁支点采用υ1.5m挖孔桩，桩长6.0m，桩底以下4.0m深土体采用高压旋喷桩进行土体固化。

线路架空平面图、断面图如下：1、道岔架空检算由于纵横抬梁的纵梁采用D型施工便梁的纵梁，横纵梁的连接扣板采用P50鱼尾板，故以上两样材料无需检算满足施工要求。

我们只对横抬梁和υ22圆钢制作的U型螺栓进行检算即可。

(1)荷载计算①列车活载按照《铁路桥涵设计规范》规定的中活-载图式如下：线路荷载：51kg/m×4根+350kg/根×6根=2304kg=23.04kN/m。

每组工字钢自重：87.485kg /m ×12.5m ×2根=2.187t=21.87kN 。

②工字钢组荷载计算：每组横抬梁的间距为0.6m ，根据列车中活-载假定220kN ×5=1100kN 全部作用在6.0m 线路范围内，共有6m ÷0.6m+1=11组工字钢横抬梁承载。

考虑动力冲击系数（不限速的）：1+μ=1+L +4028=1+23.224028+=1.45（L —22.23m ，D 型梁实际跨度） 那么每组工字钢荷载计算为：F=(220kN ×5×1.45+23.04kN/m ×6.0m)÷11组=157.57kN/组。

③横抬梁两侧支点力的计算由于是岔区工字钢横抬两股站线，当列车通过其中一股线路时，工字钢两端的支点受力是不相等的，根据现场测量跨度最大的1组工字钢受力分布图如下（按简支梁考虑）：站3线站2线A B FR B由于支点A 的扭矩M A =0，所以R b ×L B =F ×L F R b =F ×L F /L B =KN 8.11395.657.157=⨯，R a = F- R b =157.57KN-113.8 KN=43.77 KN 。

（2）计算U 型螺栓的抗拉强度和抗剪强度如果每组工字钢每端各2个U 型卡子时，1根U 型卡子的每侧螺栓最大受力为：用支点B 的支点力R b=113.8 KN 计算，（113.8kN+21.87 kN ÷2）÷2 ÷2 = 62.37kN ÷2=31.185kN 。

Φ22螺纹的有效横截面积：22223034)5.22431322(4)24313(4mm P d deAs =⨯-⨯=-==πππ（P 为螺栓的螺距，取2.5mm ）U 型螺栓的受力简图如下：F=Rb ABF/2F/2F/2F/2F/2F/2①Q235圆钢的许用拉应力[σ]=170N/mm 2 ，22/92.10230331185mm N mmN As Nt ===σ ，由于σ<[σ]=170N/mm 2 合格,安全系数为170N/mm 2 /102.92N/mm 2= 1.65,所以横抬梁每端采用2个U 型卡子能够满足承载力要求。

②Q235圆钢的许用剪应力[τ]=170N/mm 2 ×0.6=102N/mm 2， 22/04.8213.38031185mm N mm N A Q ===τ，由于τ<[τ]=102N/mm 2 合格,安全系数为102N/mm 2 /82.04N/mm 2= 1.24,所以横抬梁每端采用2个U 型卡子能够满足剪力要求。

（3）计算工字钢横抬梁的抗弯强度和挠度①抗弯强度计算每组工字钢横抬梁的受力简图如下（按最大跨度考虑）：站3线站2线A B FR B根据受力分析可知，M max =R b ×2.5m=113.8kN ×2.5m=284.5kN-m ，1根45B 工字钢的抗弯截面模量W=1550cm 3，23/77.9115502284500max mm N cmm N W M =⨯∙==σ ， 由于σ<[σ]=170N/mm 2 合格。

②挠度计算站3线站2线由于AC 与CB 段的弯矩方程不同，因此AC 与CB 挠度方程也不同，即：)(6222111b L x EIL Fbx y +-= (AC 段),32222222)(6)(6a x EIP b L x EIL Fbx y --+-= (CB 段) 根据梁的弯矩与支持条件，最大挠度发生在较长梁段中，由于a>b 所以最大挠度发生在AC 段。

最大挠度所在截面的横坐标为3220b L x -=，把0x 代入AC 段方程中，得最大挠度为EIL b L Fb f 39)(2/3220--=。

把已知条件L=9.0m 、b=2.5m 、E=2.1Gpa 和Ⅰ=33760cm 4（45B 工字钢组由2片工字钢构成）代入m b L x 992.435.20.9322220=-=-=, m EIL b L Fb f 013.0921033760101.239)5.29(5.215757039)(8112/3222/3220-=⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯-=--=-,[f]=L/400=9/400=0.0225m ≈23mm 。

由于f<[f]所以合格。

2、施工前的准备工作（1）工字钢位置间距数据的采集（罐1线、站3线灰枕间距，站5线、站2线北侧工字钢间距），拆除线路之前要把以上数据调查收集好，为拆除线路后铺设工字钢横抬梁做准备。

由于是道岔区架空线路，罐1线是检2#道岔直股和站5线是检2#道岔曲股，站3线是检3#道岔直股和站2线是检3#道岔曲股，因此岔区两股线路灰枕方向不一致。

罐1线、站5线工字钢方向按照罐1线灰枕方向布置，站3线、站2线工字钢方向按照站3线灰枕方向布置。

利用线绳把罐1线（站3线）的灰枕间距按照罐1线（站3线）灰枕方向，把工字钢间隔点延伸落到站5线（站2线）北侧轨腰上，然后用钢尺进行量侧并做好记录，并把两侧工字钢横抬梁的位置外引到两侧不拆的线路上，便于把横抬梁的位置返到原位处。

（2）站5线（站2线）两侧灰枕间距数据的采集，拆除线路之前要把以上数据调查收集好，为拆除线路后回铺灰枕底部的木板做准备。

（3）提前把四条线路的轨面标高测量出来，以便按原轨面标高恢复线路。

根据轨面标高可以计算出每根混凝土枕下方垫木板的厚度。

3、架设纵横抬梁的主要工艺顺序：（1）第一天拆除线路、开挖土方封锁施工：解开线路扣件→人力配合吊车吊运拆除的线路→人力配合挖掘机开挖土方，自卸式汽车配合外运土方，同时技术人员监测标高→土方开挖验收。

（2）第二天摆放工字钢、恢复线路封锁施工：人力配合吊车，安放工字钢横抬梁，同时安装U型卡子→站5线、站2线工字钢上方安放5mm厚钢板，工字钢上方按照测量结果垫木板。

→利用汽车吊吊装轨排，恢复线路→线路上扣件，调整恢复线路。

（3）第三天D型梁的纵梁与横抬梁连接封锁施工：轨道吊车进入封锁地点作业，人力配合吊车卸D型梁纵梁就位→D型梁的纵梁与横抬梁连接→恢复线路→开通线路。

4、施工中应注意的地方由于站5线、站2线的灰枕与工字钢是属于斜交，不能全部落到工字钢上，为了保证灰枕底部均匀受力防止受力不均损坏灰枕，我们决定在站5线、站2线的灰枕下面工字钢上面，铺设一层5mm钢板，钢板与灰枕之间用木板找平改善钢筋混凝土枕的受力。

既有线路与纵梁之间用150mm×150mm的木方挤紧固定6道，同时用截断的轨距拉杆进行连接固定，确保线路的稳定性，由于采用此施工方法，较以往传统纵横抬梁（纵梁为工字钢，且一端支点落在框构上）架空加快施工进度近10天，为框构的顺利顶进创造了条件，提高经济效益达5万元。

三、此种架设方法的优缺点优点：利用D型梁纵梁作为横抬梁的纵梁，这样可以把整个架空线路全部吊起来，当框构顶进时既不受行车限制，又能保证安全，可以连续施工大大加快了施工进度，降低了安全隐患，又提高了经济效益。

缺点：这种纵横抬梁架设方法只适用于小跨度的桥涵在道岔区顶进，由于受D型梁纵梁长度的限制不适于大跨度桥涵在道岔区顶进，另外由于道岔区线路较重，会削弱D型梁纵梁的预留拱度。