南疆铁路大桥病害梁更换方案研究.pdf

国防交通工程与技术 年 月 卷期收稿日期:第一作者简介:赵平渊(),男,工程师,主要从事铁路施工组织设计及概预算编制工作.q q c o m南疆铁路大桥病害梁更换方案研究赵平渊,韩荣华(中铁第六勘察设计院集团有限公司工经院,天津 )摘要:天津港南疆铁路大桥与海滨高速公路交叉处,由于该处梁体多次受到撞击而损伤,梁部强度和刚度已无法满足重载列车的通行要求,严重影响铁路运营安全,亟需更换.以此项目为依托,详细对比了R P C简支T梁、钢板梁和预应力混凝土箱梁三种方案,全面分析各方案的结构形式、施工方案、工程投资及优缺点,通过对比分析最终给出推荐方案,为同类桥梁更换项目开展提供一定借鉴.关键词:病害梁;更换;R P C简支T梁;钢板梁;预应力混凝土箱梁D O I:/j g j g y a t 中图分类号:U 文献标识码:B文章编号:()天津港南疆铁路大桥位于天津港南疆港区,左侧为津沽公路桥梁、右侧为黄万铁路,于 年建成通车.年在其第、孔梁下建设海滨高速公路,桥下车流量巨大,该处梁体多次受到撞击而损伤,梁部翼缘纵面、底面剥皮,梁肋剥皮掉块,出现大量纵向和竖向裂纹,致使主筋锈蚀,严重威胁铁路行车安全.既有桥下净高仅 m,已不满足现阶段桥下公路通行要求.根据天津市滨海新区建设和交通管理部门的要求,该处桥下净空须不小于m.通过现场勘察,公路下方埋设有 条石油管线,不具备降低公路路面标高的施工条件.综上各因素只能对铁路桥梁进行更换以达到使用要求.设计单位针对这一问题提出R P C简支T梁、钢板梁和预应力混凝土箱梁三种比选方案,本文详细介绍三种方案并进行对比分析,最终给出推荐方案.R P C简支T梁方案结构形式本方案拟采用跨度为 m的R P C(超高性能混凝土)简支T梁替换原有T梁.R P C混凝土不含粗骨料,细骨料最大粒径通常不超过mm,并在组分中加入活性粉末材料,提高材料致密性,在材料中加入钢纤维材料,使活性粉末混凝土具有超高强度、高韧性、高耐久性及高温度适应性等优点,R P C混凝土单价为 元/t.由于超高性能混凝土的使用,使得R P C简支T梁的梁高由m减小到m,更换后桥下净空最小 m,满足桥下净空m要求.每孔梁由两片梁组成,梁梗中心距m,桥面宽为m.施工方案换梁架设方案分为铁路架桥机架设和汽车吊装架设.由于海滨高速公路交通量较大,封闭道路对公路通行影响较大,因此采用铁路架桥机架设.根据 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范(T B )第 条:“当采用悬臂式架桥机时,强度安全系数K”,经验算现有梁正截面强度安全系数满足要求,因此R P C简支T梁选用悬臂式架桥机.铁路架桥机架设方案施工工期为 d.施工方案如下:()在制梁厂预制梁体,完成后临时存放在南疆港场站,同时办理海滨高速公路局部占路、南疆铁路封锁和黄万铁路配合施工手续.()为避免梁体拆除及吊装时损伤通信、信号电缆,在南疆铁路封锁前对其进行迁改;对桥墩进行帮宽以满足架桥机架设需要;为确保桥下行车安全,既有梁拆除和更换梁体横隔板及附属时,提前安装桥下防护钢棚架,安装期间局部占用海滨高速公路,安装完成后保证桥下通行净高最小处约m;工期为d,占关键工期d.()封锁黄万铁路和南疆铁路,清理轨枕、道砟、附属等,桥下备好T梁无轨车,切割既有梁横隔板,切割完成后将梁吊装运走.围绕桥墩搭设支架,处理垫石,安装支座,逐片架设R P C梁,工期为d,占关键工期d.()新梁就位后,上道砟并恢复线路,同时连接 成果F r u i t sa n dA p p l i c a t i o n与应用国防交通工程与技术 年 月 卷期横隔板钢筋、满焊连接钢板,横隔板上穿横向预应力钢绞线,并用木撑杆将隔板上下翼缘支撑好,然后拉紧横向预应力钢绞线,黄万铁路恢复通行.浇筑横隔板混凝土,张拉钢束;施工R P C梁附属,恢复铁路正常通行;施工横隔板及附属工期为d,占关键工期d.()占用局部海滨高速公路,拆除防护钢棚架,海滨高速公路恢复正常通行,工期为d,占关键工期d.工程投资R P C简支T梁方案投资总额 万元,技术经济指标 万元/孔.桥涵章节投资 万元,占总投资 ,技术经济指标 万元/孔;其他费章节投资 万元,占总投资 ,技术经济指标 万元/孔.铁路和公路营业线施工配合费按 万元计列,桥梁检定、安全评估费和运能损耗按 万元计列.优缺点()优点:R P C简支T梁梁高较小,换梁后桥下净空最小 m,满足通行需求.R P C简支T梁与既有梁桥面宽度、梁梗中心距保持一致,充分利用既有桥墩顶帽,可最大限度降低对既有基础的干扰.施工期间对铁路及桥下公路影响较小.投资低,工期短.()缺点:R P C梁对混凝土拌制、预制等要求较高.架桥机必须选用悬臂式,架设前需委托有资质的检测单位进行相关检测.钢板梁方案结构形式本方案拟采用跨度为 m的钢板梁替换原有T梁.钢板梁梁高由m减小到m,相比之前梁高减小了m,换梁后桥下净高最小 m,满足桥下净高m要求.钢板梁桥面宽度由m增加到m,横向较宽,对基础、承台等桥梁下部工程影响较大.施工方案钢板梁横向较宽,需要对桩基础进行补桩,同时承台、桥墩、顶帽等桥梁下部工程也需要进行帮宽或加高,以具备钢板梁安装条件.钢板梁采用工厂加工,由于梁部横向较宽,不宜整体运输,故选用工厂预拼后再解体分部运至现场重新拼装.现场拼装可分为原地面拼装整体吊装和既有桥原位支架分节段拼装两个方案:采用原地面拼装整体吊装.本线与左侧公路桥梁之间净距仅 m,汽车吊装操作空间和原地面拼装场地均受限,需全幅封闭海滨高速公路直至换梁完成,公路封闭时间较长,换梁时铁路封锁时间相对较短.既有梁体拆除及钢板梁安装时需封闭半幅津沽公路,同时封锁黄万铁路.采用原位支架拼装.既有梁部拆除后,封闭半幅海滨高速公路,但拼装过程中铁路断道时间较长.本项目优先考虑对铁路运营的影响,通过以上分析,建议采用封闭全幅海滨高速公路、钢板梁原地面拼装整体吊装方案,施工工期为 d.施工方案如下:()梁体在加工厂分段加工,完成后临时存放在南疆港场站,同时办理海滨高速公路局部占路、南疆铁路封锁和黄万铁路配合施工手续.()为避免梁体拆除及吊装时损伤通信、信号电缆,在南疆铁路封锁前对其进行迁改;提前拆除海滨高速中央隔离带,封闭全幅海滨高速、半幅津沽公路,封锁黄万铁路和南疆铁路,拆除接触网立柱,清理轨枕、道砟、附属等,线下备好T梁无轨车,切割既有梁横隔板,切割完成后将梁吊装运走,工期为d,占关键工期d.()既有梁拆除后,加宽桩基础,帮宽承台和桥墩,处理垫石,安装钢梁拼装支架,同时进行钢板梁拼装,架设钢板梁,工期为 d,占关键工期 d.()新梁就位后,开始安装接触网立柱、上道砟并恢复线路.海滨高速恢复通车限速 k m/h,津沽公路、黄万铁路恢复通行.施工钢板梁附属,附属施工完成后再分别封闭半幅道路,分别拆除防护钢棚架,工期为d,占关键工期d.()恢复海滨高速公路中央隔离带设施,海滨高速公路恢复正常通行,工期为d,占关键工期d.工程投资钢板梁方案投资总额 万元,技术经济指标 万元/孔.其中,桥涵章节投资 万元,占总投资 ,技术经济指标 万元/孔;其他费章节投资 万元,占总投资 ,技术经济指标 万元/孔.铁路和公路营业线施工配合费按 万元计列,桥梁检定、安全评估费和运能损耗按 万元计列.优缺点()优点:钢板梁桥面至梁底距离约为m,成果与应用南疆铁路大桥病害梁更换方案研究赵平渊等国防交通工程与技术 年 月 卷期换梁后桥下净高最小 m,满足通行需求.()缺点:钢板梁横向较宽,基础及桥墩需要帮宽,下部改动较大;后期养护维修费用高.施工期间对桥下海滨高速影响较大;拼装时间长,南疆铁路断道时间较长,黄万铁路配合次数较多.投资相对较高,工期相对较长.预应力混凝土箱梁方案结构形式本方案拟采用跨度为 m的简支箱梁替换原有T梁.箱梁采用单箱单室截面,梁高由m减小到m,换梁后桥下净高最小为 m,满足桥下净高m要求.桥面宽度由m增加到m,由于预应力混凝土箱梁横向宽且自重大,对基础、承台等桥梁下部工程影响大.施工方案简支箱梁自重大,既有线路无法采用铁路运架,本线与左侧公路桥梁净距仅 m,汽车吊装操作空间不足,不具备现场旁位现浇条件,因此选用原位现浇方式.拆除既有梁时需封闭海滨高速公路,封锁黄万铁路,箱梁施工期间南疆铁路需断道直至施工结束,同时桥下通行净空仅满足m,限小型汽车通行.预应力混凝土箱梁方案工期为 d,施工方案如下:()提前办理公路封闭、南疆铁路封锁和黄万铁路配合施工手续.()为避免梁体拆除及吊装时损伤通信、信号电缆,在南疆铁路封锁前对其进行迁改;提前拆除海滨高速中央隔离带,封闭全幅海滨高速、半幅津沽公路,封锁黄万铁路和南疆铁路,拆除接触网立柱,清理轨枕、道砟、附属等,线下备好T梁无轨车,切割既有梁横隔板,切割完成后将梁吊装运走,工期为d,占关键工期d.()既有梁拆除后,加宽桩基础,帮宽承台和桥墩,处理垫石,搭设现浇支架,工期为 d,占关键工期d.海滨高速公路恢复通车限速 k m/h,津沽公路、黄万铁路恢复通行.()浇筑箱梁、张拉钢筋,完成后安装接触网立柱、上道砟并恢复线路,工期为 d,占关键工期 d.()分别封闭半幅道路,并拆除现浇支架,工期为d,占关键工期d.()还建海滨高速公路中央隔离带设施,恢复公路正常通行,工期为d,占关键工期d.工程投资简支箱梁方案投资总额 万元,技术经济指标 万 元/孔.其 中,桥 涵 章 节 投 资 万元,占总投资 ,技术经济指标 万元/孔;其他费章节投资 万元,占总投资 ,技术经济指标 万元/孔.铁路和公路营业线施工配合费按 万元计列,桥梁检定、安全评估费和运能损耗按 万元计列.优缺点()优点:简支箱梁整体性好,梁高约m,换梁后桥下净高最小 m,满足通行需求.()缺点:简支箱梁自重大,基础及桥墩需要帮宽,下部改动较大,且桥面宽,无法采用铁路运架,现浇方法对桥下公路影响大.现浇时间长,南疆铁路断道时间长,黄万铁路配合次数多.投资高,工期长.方案分析比较R P C简支T梁、钢板梁和预应力混凝土箱梁三种方案对比如表所示,推荐R P C混凝土简支T梁方案.结束语天津港南疆铁路大桥病害梁更换项目,综合对比选用R P C简支T梁病害梁更换方案.通过采用新型R P C材料,优化施工工艺,现梁体已完成更换,成功使桥下最小净空由 m增加到 m,极大表施工方案对比方案特点施工方法施工工期/d桥下净空/m技术难度投资/万元对既有线及桥下公路影响R P C简支T梁高度较低、强度大主梁工厂预制,架桥机架设,施工横向连接 中等 影响较小钢板梁高度低,构造相对复杂,后期养护维修费用较高,桥墩基础均需帮宽处理梁体工厂加工,拼装架设 较大 影响较大预应力混凝土箱梁高度较低,整体性好,构造相对简单,桥墩基础均需帮宽处理现浇法施工 一般 影响大 成果与应用南疆铁路大桥病害梁更换方案研究赵平渊等国防交通工程与技术 年 月 卷期地保证了道路通行安全.参考文献 范壮高性能灌注料R P C在嘉鱼长江公路大桥中的应用J中国建材科技,():王良胜浅谈D J 型公铁两用架桥机架设铁路T梁施工技术J建筑工程技术与设计,():徐晶波形钢腹板P C组合小箱梁顶推施工技术研究D南昌:华东交通大学,高明赞甬台温高速公路复线飞云江跨海特大桥设计与施工J浙江交通职业技术学院学报,():刘琳简支箱梁原位现浇支架方案比选J城市建设理论研究,():S t u d yo nt h eR e p l a c e m e n t S c h e m eo fD a m a g e dB e a m so fN a n j i a n gR a i l w a yB r i d g eZ H A O P i n g y u a n,H A N R o n g h u a(C h i n aR a i l w a yL i u y u a nG r o u pC o,L t d I n d u s t r i a l a n dE c o n o m i c I n s t i t u t e,T i a n j i n ,C h i n a)A b s t r a c t:T h eb e a mb o d ya t t h e i n t e r s e c t i o no fT i a n j i nP o r tN a n j i a n gr a i l w a yb r i d g ea n dH a i b i nE x p r e s s w a yw a sd a m a g e dd u et or e p e a t e d i m p a c t s T h e s t r e n g t ha n ds t i f f n e s s o f t h eb e a mc a nn o l o n g e rm e e t t h e r e q u i r e m e n t s o f h e a v yh a u l t r a i n s,w h i c hs e r i o u s l ya f f e c t s t h es a f e t yo fr a i l w a yo p e r a t i o na n dn e e d st ob er e p l a c e du r g e n t l y B a s e do nt h i sp r o j e c t,t h i sp a p e rc o m p a r e st h r e es c h e m e so fR P Cs i m p l ys u p p o r t e dT b e a m,s t e e l p l a t e b e a ma n dp r e s t r e s s e d c o n c r e t eb o xb e a mi nd e t a i l,c o m p r e h e n s i v e l y a n a l y z e s t h e s t r u c t u r a l f o r m,c o n s t r u c t i o ns c h e m e,p r o j e c t i n v e s t m e n t,a d v a n t a g e s a n dd i s a d v a n t a g e so f e a c hs c h e m e F i n a l l y,t h e r e c o m m e n d e ds c h e m e i sg i v e n t h r o u g hc o m p a r i s o na n da n a l y s i s,w h i c hp r o v i d e s c e r t a i nr e f e r e n c e f o r s i m i l a rb r i d g e r e p l a c e m e n tp r o j e c t s K e yw o r d s:d a m a g e db e a m;r e p l a c e;R P Cs i m p l ys u p p o r t e dT b e a m;s t e e lp l a t eb e a m;p r e s t r e s s e dc o n c r e t eb o xb e a m(上接第 页)K e yT e c h n o l o g i e s f o r t h eC o n s t r u c t i o no fW i d eS p e c i a l S h a p e dP o r t a lC a b l eT o w e rB e a m sL IE r w e i,C A IR e n j i e(C h i n aR a i l w a yS e v e n t hG r o u pC o,L t d,Z h e n g z h o u ,C h i n a;W u h a nE n g i n e e r i n gC o,L t d,C h i n aR a i l w a yS e v e n t hB u r e a uG r o u p,W u h a n ,C h i n a)A b s t r a c t:T h em a 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