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摘要：本项目施工存在纵向跨度大的线路加固难题和施工工期非常紧的问题。线路加固设计采用施工快速、承载力大的万能杆件做支墩、D24型施工便梁作纵梁的方法，满足了施工要求，确保了铁路行车安全。
关键词：框架桥D24施工便梁线路加固设计施工检算
Abstract: the project construction longitudinal span lines exist problems and strengthening construction period very tight. Line by rapid construction reinforcement design, large loading of the universal rods, do a pier, a D24 type construction will be the method of longitudinal beam, meet the construction requirements, ensure that the railway traffic safety.
Keywords: frame bridge D24 construction and beam line construction by calculating the reinforcement design
中圖分类号：S611文献标识码：A 文章编号
1 工程概况
K2591+914.55框架桥为沾昆二线昆明机场工作区预留桥涵工程之一，为1-16×5.8m框架结构，框架桥长13m，下穿沾昆二线两股道，与铁路交角为68°，上下行线线间距为5m，框架顶部距轨面标高为2.85m，设计图纸采用顶进法施工。
该桥的设计图纸3月13日下达至指挥部，该里程原为路基段，路基填筑已经合部施工完毕。该段拟于3月26日铺轨，4月14日正式开通列车。根据昆明铁路局的提速及运输计划及要求，须于4月底前完成框架的主体施工及线路加固的拆除、桥背回填、桥头两侧顺接线路的恢复等工作，以使线路尽快达速、提速并确保运营安全。
2 线路加固设计方案、施工工艺和方法
2.1 线路加固设计方案
本项目的重难点为大跨度线路加固及如何确保工期，因此框架施工方案的设计以确保施工工期、行车安全为重点。经对现场进行了多次勘察，结合框架的结构特点，制定了多方案进行比选，综合考虑工期、安全、技术及经济等各方面原因，并进行多方案的组合和优化，采取如下施工方案。
为确保工期，改顶进法为架空线路，框架主体原位现浇施工。
线路加固的主跨采用D24型施工便梁进行架空，D24型施工便梁具有运输和拆装方便，的特点，相对于通常的工字钢线路加固要节约大量施工时间，且能满足本项目大跨度的承载要求。在主跨两边设长8m的副跨，副跨采用吊轨纵横梁加固法，采用3根I55b工字钢作纵梁，线路轨枕间横抬梁为间距1m的I45b工字钢。吊轨采用50Kg/m的钢轨上下咬扣在一起形成吊轨梁，扣轨组成为3-3-3-3，沿线路纵向置于基本轨两则，并用U型卡子、扣板与木枕联接成整体。
初步线路加固方案是采用挖孔桩做D24型施工便梁的支墩，但预计仅进行挖孔桩施工要25天才能完成，总体进度缓慢，不能满足业主对工期的要求。考虑到进行线路加固时，线路尚未开通，进行支墩施工时没危及到铁路行车安全的问题，最后决定采用施工快速、承载力大的万能杆件拼装成支墩，每个支墩由两个万能杆件支架组成，支墩设3m×3m×1m的C30砼基础。实际施工仅用9天就完成了全部万能杆件支墩的架立，缩短工期的效果明显。
线路架空加固设计具体见图1、2、3。
图1线路加固立面图
图2线路加固平面图
图3线路加固横断面图
2.2 施工工艺及方法
1）线路防护
按照《铁路技术管理规程》的规定，在线路加固两侧设置移动减速信号牌及施工作业牌，移动减速信号牌上标明慢行速度为45Km/h，减速信号牌设立于线路左侧距施工点800m处。施工作业标则设置在线路加固的两侧距离20m处。
2）木枕施工
因开始施工时线路尚未进行铺轨，线路加固与铺轨作业的标段相配合，铺轨时直接采用木枕，并在枕木下预放U形螺栓，以方便进行线路加固。
在轨底增设胶垫板，防止联结件之间导电或漏电。
3）D24型施工便梁架设
及时施工万能杆件支墩，进行支墩施工时，做好标高测量控制，防止因标高误差而导致施工便梁难以安装。
在铺轨前安装好施工便梁。安装前进行中线及标高的测量定位，确保便梁安装位置准确，纵梁采用2台25t汽吊吊装，待主梁垫稳撑牢后安装联结板S4和牛腿，然后安装横梁，联结纵横梁。最后安装斜杆和所有联结系统。联结板S4及牛腿上φ23孔均上满螺栓，弹簧垫圈不得漏装。
3）副跨吊轨纵横梁加固施工
吊轨采用P50旧轨，组装型式为3-3-3-3，吊轨梁扣好放在钢轨中间和两侧，扣轨端部加设临时棱头。用φ20mm的U型卡子和扣板把吊轨跟木枕连接在一起，使之成为整体。
横抬梁采用I45b工字钢，等间距1m布置。横抬梁直接顶在基本轨底面，横抬梁与基本轨间放置胶垫。使横抬梁与轨道保持绝缘。横抬梁两端搁置在纵梁上，横抬梁与吊轨纵梁采用U型螺栓和扣板连接成整体。
纵梁使用3根一束I55b工字钢。纵梁一端安放在万能杆件支墩上，另一端用枕木垛作支撑点，与纵梁接触的枕木垂直于线路方向放置，支撑点的面积要大于1m2。
线路加固完毕后严格检查线路的方向、水平、轨距及加固螺栓扣件是否松动，其它料具严禁侵限，工字钢与线路钢轨接触处的绝缘是否良好等，做到每过一次列车检查一遍，调整线路的中线、水平、轨距，确保行车安全。
3 线路加固拆除及线路恢复施工具体方案
3.1 主跨及副跨纵梁支点转换和支墩的拆除
框架砼达到设计强度后，左右线主跨D24型便梁及副跨3I55b工字钢梁须将支点转换到框架桥上，以便拆除支墩。在框架顶板和边墙上共设4个D24型施工便梁的支点，间距5.75m。
松开副跨纵横梁的联结扣件，顶起线路8cm高，在3I55b工字钢纵梁底、支墩I40b工字钢横抬垫梁上安装小滑车，在原枕木支点和新支点空隙处铺搭枕木，上铺1块3m×2.5m×0.02m钢板，形成工作平台，利用4个50t手动葫芦将副跨纵梁分别向跨中纵拖2～3.3m，把支点转移至框架边墙上，纵梁搭进框架长度为0.5m。
完成支点转换后，吊装拆除塔架上的纵、横向垫梁，拆除万能杆件支架，线路回落，拧紧纵横梁的联结扣件，抄垫线路、整道恢复线路，完成支点转换工作。
3.2 桥背回填
把支点全部转换到框架顶上后，立即开始进行框架的桥背回填，在桥背设置C15砼挡墙作桥背缺口的纵向封口，挡墙顶面距轨顶3m。挡墙浇筑完成后回填桥背至框架顶。材料选用A组填料，采用小型机具分层夯实。
利用列车间隔时间，人工配合机械上碴至D24施工便梁的横梁底，采用小型机具夯实或捣固机捣实。上碴时为防止道床边坡溜塌，用碴袋码堆临时挡碴墙。
在便梁和工字钢纵梁下横穿钢丝绳，以便进行下一步的吊拆工作。
3.3 拆除线路加固
采用单股道封锁停电、线路全揭盖的方法进行施工，先进行左线线路加固拆除，按以下顺序进行施工：
①先人工拆除基本轨、木枕和扣件，往桥两端搬运，进行线路预铺，备龙口轨；②拆除线路纵向扣轨梁、纵横联结扣件、线路横抬梁；③拆除D24施工便梁和副跨纵梁、拆除枕木垛支点；④人工补碴至线路轨枕底以下3cm；⑤安装轨道滑道，滑移轨排就位，起道，取出滑轨，铺设就位；⑥补充道碴，大机捣固，整道，机车压道；⑦接触网及信号施工，检查确认开通条件，办理开通手续。
右线施工方法同左线。
4 线路加固受力检算
为了确保施工及行车安全，对线路加固结构的关键部位进行受力检算，计算荷载：中—活载。
4.1 D24型施工便梁检算
D24型施工便梁已经铁道部鉴定，其结构承载力满足要求，不必再进行检算。
4.2 副跨线路加固纵梁检算
I55b工字钢[σ]=170MPa，[τ]=100MPa，A=129.304cm3，W=2450cm3，重量=115.108Kg/m，E=210GPa，I=68500cm4。
纵梁跨度取8m，在承受列车“中—活载”时最不利位置如图4所示。
图4副跨计算图
此时，副跨上部全部列车活荷载为5×220=1100KN，其它吊轨、横抬梁、基本轨等恒载经计算得91KN。因副跨设有8根横抬梁，则纵梁分布的荷载P=（1100+91）/8=148.9KN，如图5所示。
图5纵梁计算图
纵梁的受力检算结果见表1。
由表1的数据可得：
σmax=Mmax/W=1191.20×103/(6×2450×10-6)=81.03MPa＜[σ]=170MPa
τmax=Qmax/A=（595.6×103）/（129.304×10-4）=46.06MPa＜[τ]=100MPa
fmax=9.24mm＜L/400=20mm
计算结果表明副跨纵梁强度、挠度满足要求。
5.3 副跨横抬梁计算
I45b工字钢[σ]=170MPa，[τ]=100MPa，A=111.446cm3，W=1500cm3，重量=87.485Kg/m，E=210GPa，I=33800cm4。
由图5可得单根工字钢横抬梁承受一根鋼轨的集中荷载为148.9/2=74.5KN。横抬梁计算如图6所示。
图6横抬梁计算图
1）强度验算
Mmax=74.5×2m=149KN·m
σmax=Mmax/W=149×103/(1500×10-6)=99.3MPa＜[σ]=170MPa
τmax=Qmax/A=（74.5×103）/（111.446×10-4）=6.7MPa＜[τ]=100MPa
2）挠度验算
f=[Pa/（6EIL）]×（3aL2-4a2L+a3-a2L）
=[109.4×2/（6×210×33800×5.435）]×(3×2×5.4352-4×22×5.435+23-22×5.435)
=2.06mm＜[f]=L/400=13.6mm
计算结果表明横抬梁强度、挠度满足要求。
4.3 万能杆件支墩检算
每处支墩由两个万能杆件支架组成，查万能杆件使用说明书，得每个万能杆件支架能够承受的压荷载为1200.5KN。
当列车荷载处于图7所示位置时，支墩承受的荷载为最大，经计算，此时列车荷载作用于支墩的力为1507.06KN。
图7万能杆件支墩荷载图
副跨线路加固总荷载为91KN，D24型施工便梁及基本轨荷载为517.98KN，则每个中间万能杆件支架承受的全部荷载为[1570.06+（91+517.98）/2]/2=937.28KN＜1200.5KN
结果表明万能杆件支墩强度满足要求。
5 结束语
在本项目的设计中，采用万能杆件做支墩，D24型施工便梁做主跨纵梁的线路加固方法，确保了大距跨度框架桥现浇施工期间的线路安全及行车速度，为以后相似工程项目的施工积累了经验。
参 考 文 献
[1]中铁宝桥天元实业发展有限公司·D型施工便梁使用说明书[S]·2004，01。
[2]周水兴·路桥施工计算手册[M]·北京：人民交通出版社，2001，05。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：框架桥D24施工便梁线路加固设计施工检算
Abstract: the project construction longitudinal span lines exist problems and strengthening construction period very tight. Line by rapid construction reinforcement design, large loading of the universal rods, do a pier, a D24 type construction will be the method of longitudinal beam, meet the construction requirements, ensure that the railway traffic safety.
Keywords: frame bridge D24 construction and beam line construction by calculating the reinforcement design
中圖分类号：S611文献标识码：A 文章编号
1 工程概况
K2591+914.55框架桥为沾昆二线昆明机场工作区预留桥涵工程之一，为1-16×5.8m框架结构，框架桥长13m，下穿沾昆二线两股道，与铁路交角为68°，上下行线线间距为5m，框架顶部距轨面标高为2.85m，设计图纸采用顶进法施工。
该桥的设计图纸3月13日下达至指挥部，该里程原为路基段，路基填筑已经合部施工完毕。该段拟于3月26日铺轨，4月14日正式开通列车。根据昆明铁路局的提速及运输计划及要求，须于4月底前完成框架的主体施工及线路加固的拆除、桥背回填、桥头两侧顺接线路的恢复等工作，以使线路尽快达速、提速并确保运营安全。
2 线路加固设计方案、施工工艺和方法
2.1 线路加固设计方案
本项目的重难点为大跨度线路加固及如何确保工期，因此框架施工方案的设计以确保施工工期、行车安全为重点。经对现场进行了多次勘察，结合框架的结构特点，制定了多方案进行比选，综合考虑工期、安全、技术及经济等各方面原因，并进行多方案的组合和优化，采取如下施工方案。
为确保工期，改顶进法为架空线路，框架主体原位现浇施工。
线路加固的主跨采用D24型施工便梁进行架空，D24型施工便梁具有运输和拆装方便，的特点，相对于通常的工字钢线路加固要节约大量施工时间，且能满足本项目大跨度的承载要求。在主跨两边设长8m的副跨，副跨采用吊轨纵横梁加固法，采用3根I55b工字钢作纵梁，线路轨枕间横抬梁为间距1m的I45b工字钢。吊轨采用50Kg/m的钢轨上下咬扣在一起形成吊轨梁，扣轨组成为3-3-3-3，沿线路纵向置于基本轨两则，并用U型卡子、扣板与木枕联接成整体。
初步线路加固方案是采用挖孔桩做D24型施工便梁的支墩，但预计仅进行挖孔桩施工要25天才能完成，总体进度缓慢，不能满足业主对工期的要求。考虑到进行线路加固时，线路尚未开通，进行支墩施工时没危及到铁路行车安全的问题，最后决定采用施工快速、承载力大的万能杆件拼装成支墩，每个支墩由两个万能杆件支架组成，支墩设3m×3m×1m的C30砼基础。实际施工仅用9天就完成了全部万能杆件支墩的架立，缩短工期的效果明显。
线路架空加固设计具体见图1、2、3。
图1线路加固立面图
图2线路加固平面图
图3线路加固横断面图
2.2 施工工艺及方法
1）线路防护
按照《铁路技术管理规程》的规定，在线路加固两侧设置移动减速信号牌及施工作业牌，移动减速信号牌上标明慢行速度为45Km/h，减速信号牌设立于线路左侧距施工点800m处。施工作业标则设置在线路加固的两侧距离20m处。
2）木枕施工
因开始施工时线路尚未进行铺轨，线路加固与铺轨作业的标段相配合，铺轨时直接采用木枕，并在枕木下预放U形螺栓，以方便进行线路加固。
在轨底增设胶垫板，防止联结件之间导电或漏电。
3）D24型施工便梁架设
及时施工万能杆件支墩，进行支墩施工时，做好标高测量控制，防止因标高误差而导致施工便梁难以安装。
在铺轨前安装好施工便梁。安装前进行中线及标高的测量定位，确保便梁安装位置准确，纵梁采用2台25t汽吊吊装，待主梁垫稳撑牢后安装联结板S4和牛腿，然后安装横梁，联结纵横梁。最后安装斜杆和所有联结系统。联结板S4及牛腿上φ23孔均上满螺栓，弹簧垫圈不得漏装。
3）副跨吊轨纵横梁加固施工
吊轨采用P50旧轨，组装型式为3-3-3-3，吊轨梁扣好放在钢轨中间和两侧，扣轨端部加设临时棱头。用φ20mm的U型卡子和扣板把吊轨跟木枕连接在一起，使之成为整体。
横抬梁采用I45b工字钢，等间距1m布置。横抬梁直接顶在基本轨底面，横抬梁与基本轨间放置胶垫。使横抬梁与轨道保持绝缘。横抬梁两端搁置在纵梁上，横抬梁与吊轨纵梁采用U型螺栓和扣板连接成整体。
纵梁使用3根一束I55b工字钢。纵梁一端安放在万能杆件支墩上，另一端用枕木垛作支撑点，与纵梁接触的枕木垂直于线路方向放置，支撑点的面积要大于1m2。
线路加固完毕后严格检查线路的方向、水平、轨距及加固螺栓扣件是否松动，其它料具严禁侵限，工字钢与线路钢轨接触处的绝缘是否良好等，做到每过一次列车检查一遍，调整线路的中线、水平、轨距，确保行车安全。
3 线路加固拆除及线路恢复施工具体方案
3.1 主跨及副跨纵梁支点转换和支墩的拆除
框架砼达到设计强度后，左右线主跨D24型便梁及副跨3I55b工字钢梁须将支点转换到框架桥上，以便拆除支墩。在框架顶板和边墙上共设4个D24型施工便梁的支点，间距5.75m。
松开副跨纵横梁的联结扣件，顶起线路8cm高，在3I55b工字钢纵梁底、支墩I40b工字钢横抬垫梁上安装小滑车，在原枕木支点和新支点空隙处铺搭枕木，上铺1块3m×2.5m×0.02m钢板，形成工作平台，利用4个50t手动葫芦将副跨纵梁分别向跨中纵拖2～3.3m，把支点转移至框架边墙上，纵梁搭进框架长度为0.5m。
完成支点转换后，吊装拆除塔架上的纵、横向垫梁，拆除万能杆件支架，线路回落，拧紧纵横梁的联结扣件，抄垫线路、整道恢复线路，完成支点转换工作。
3.2 桥背回填
把支点全部转换到框架顶上后，立即开始进行框架的桥背回填，在桥背设置C15砼挡墙作桥背缺口的纵向封口，挡墙顶面距轨顶3m。挡墙浇筑完成后回填桥背至框架顶。材料选用A组填料，采用小型机具分层夯实。
利用列车间隔时间，人工配合机械上碴至D24施工便梁的横梁底，采用小型机具夯实或捣固机捣实。上碴时为防止道床边坡溜塌，用碴袋码堆临时挡碴墙。
在便梁和工字钢纵梁下横穿钢丝绳，以便进行下一步的吊拆工作。
3.3 拆除线路加固
采用单股道封锁停电、线路全揭盖的方法进行施工，先进行左线线路加固拆除，按以下顺序进行施工：
①先人工拆除基本轨、木枕和扣件，往桥两端搬运，进行线路预铺，备龙口轨；②拆除线路纵向扣轨梁、纵横联结扣件、线路横抬梁；③拆除D24施工便梁和副跨纵梁、拆除枕木垛支点；④人工补碴至线路轨枕底以下3cm；⑤安装轨道滑道，滑移轨排就位，起道，取出滑轨，铺设就位；⑥补充道碴，大机捣固，整道，机车压道；⑦接触网及信号施工，检查确认开通条件，办理开通手续。
右线施工方法同左线。
4 线路加固受力检算
为了确保施工及行车安全，对线路加固结构的关键部位进行受力检算，计算荷载：中—活载。
4.1 D24型施工便梁检算
D24型施工便梁已经铁道部鉴定，其结构承载力满足要求，不必再进行检算。
4.2 副跨线路加固纵梁检算
I55b工字钢[σ]=170MPa，[τ]=100MPa，A=129.304cm3，W=2450cm3，重量=115.108Kg/m，E=210GPa，I=68500cm4。
纵梁跨度取8m，在承受列车“中—活载”时最不利位置如图4所示。
图4副跨计算图
此时，副跨上部全部列车活荷载为5×220=1100KN，其它吊轨、横抬梁、基本轨等恒载经计算得91KN。因副跨设有8根横抬梁，则纵梁分布的荷载P=（1100+91）/8=148.9KN，如图5所示。
图5纵梁计算图
纵梁的受力检算结果见表1。
由表1的数据可得：
σmax=Mmax/W=1191.20×103/(6×2450×10-6)=81.03MPa＜[σ]=170MPa
τmax=Qmax/A=（595.6×103）/（129.304×10-4）=46.06MPa＜[τ]=100MPa
fmax=9.24mm＜L/400=20mm
计算结果表明副跨纵梁强度、挠度满足要求。
5.3 副跨横抬梁计算
I45b工字钢[σ]=170MPa，[τ]=100MPa，A=111.446cm3，W=1500cm3，重量=87.485Kg/m，E=210GPa，I=33800cm4。
由图5可得单根工字钢横抬梁承受一根鋼轨的集中荷载为148.9/2=74.5KN。横抬梁计算如图6所示。
图6横抬梁计算图
1）强度验算
Mmax=74.5×2m=149KN·m
σmax=Mmax/W=149×103/(1500×10-6)=99.3MPa＜[σ]=170MPa
τmax=Qmax/A=（74.5×103）/（111.446×10-4）=6.7MPa＜[τ]=100MPa
2）挠度验算
f=[Pa/（6EIL）]×（3aL2-4a2L+a3-a2L）
=[109.4×2/（6×210×33800×5.435）]×(3×2×5.4352-4×22×5.435+23-22×5.435)
=2.06mm＜[f]=L/400=13.6mm
计算结果表明横抬梁强度、挠度满足要求。
4.3 万能杆件支墩检算
每处支墩由两个万能杆件支架组成，查万能杆件使用说明书，得每个万能杆件支架能够承受的压荷载为1200.5KN。
当列车荷载处于图7所示位置时，支墩承受的荷载为最大，经计算，此时列车荷载作用于支墩的力为1507.06KN。
图7万能杆件支墩荷载图
副跨线路加固总荷载为91KN，D24型施工便梁及基本轨荷载为517.98KN，则每个中间万能杆件支架承受的全部荷载为[1570.06+（91+517.98）/2]/2=937.28KN＜1200.5KN
结果表明万能杆件支墩强度满足要求。
5 结束语
在本项目的设计中，采用万能杆件做支墩，D24型施工便梁做主跨纵梁的线路加固方法，确保了大距跨度框架桥现浇施工期间的线路安全及行车速度，为以后相似工程项目的施工积累了经验。
参 考 文 献
[1]中铁宝桥天元实业发展有限公司·D型施工便梁使用说明书[S]·2004，01。
[2]周水兴·路桥施工计算手册[M]·北京：人民交通出版社，2001，05。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。