跨京广铁路施工专项方案吊轨法.docx

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跨京广铁路施工专项方案吊轨法

跨京广铁路施工专项方案

一、编制依据

1、《铁路公务安全规则》（中国铁道出版社）；

2、《铁路轨道设计规范》（TB10082-2005J448-2005）；

3、《铁路路基设计规范》（TB10001-2005J447-2005）；

4、《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2—2005）；

5、《结构力学》；

6、《材料力学》；

7、《土力学》；

8、《路桥施工计算手册》（人民交通出版社出版）；

9、现场调查及踏勘情况；

10、我公司多年类似工程施工积累的施工经验；

二、工程概况

石武客运专线尹村跨京广铁路及汦河特大桥DK353+419.74（20#墩）~DK353+452.46（21#墩）上跨京广铁路，其中20#墩承台侵入京广铁路硬路肩最大宽度2.28m，21#墩承台侵入京广铁路硬路肩最大宽度0.4m，详见《尹村跨京广铁路及汦河特大桥20#墩、21#墩与京广铁路相对位置立面图》、《尹村跨京广铁路及汦河特大桥20#墩、21#墩与京广铁路相对位置平面图》。

三、京广铁路加固方案

尹村跨京广铁路及汦河特大桥20#墩、21#墩承台基坑采用挖孔桩进行防护，挖孔桩直径1.25m，深14.8m，中心间距1.5m/根。

为保证承台基坑开挖时，铁路的正常运营，需对京广铁路线路进行加固，加固采用吊轨法。

纵向单侧吊轨梁采用1根I50a工字钢，工字钢长12.2m。

两端采用枕木垛支座，枕木垛面积2.5m×2.5m，净距7.2m，在铁路硬路肩上搭设；因吊轨梁跨度过大，为保证结构受力，在吊轨梁中间用挖孔桩设置一处支座。

横向扣轨按照每道7根钢轨进行设计，纵向间距0.6m/道，钢轨采用60轨。

横向扣轨长8m,一端固定于纵向吊轨梁上，另一端支撑于枕木垛支座上。

枕木垛支座在线路中间搭设，横向长2.5m，纵向长10.6m，枕木垛与纵向吊轨梁净距5.5m。

四、力学验算

1、京广铁路火车轨道受力验算

⑴火车荷载

⑵力学模型

将火车荷载转化为均布荷载得：

q=（25.5÷2×4）÷6.4=7.97T/m=79.7KN/m，火车荷载通过轨道传递至横向扣轨，横向扣轨纵向间距0.6m/道，建立力学计算模型如下：

⑶内力图

图1.1京广铁路火车轨道剪力图（单位：

KN）

图1.2京广铁路火车轨道弯矩图（单位KN.m）

⑷强度验算

通过图1.2可以看出，京广铁路火车轨道承受最大弯矩3.59KN.m。

根据应力计算公式：

σ=κM/（ηnW）

κ—安全储备系数，取1.5；

M—弯矩，3.59KN.m；

η—钢轨折减系数，取0.8；

n—钢轨总数量，取1根；

W—钢轨截面抵抗矩，217.3cm3；

计算得：

σ=31MPa＜[σ]=170MPa（可）

⑸挠度验算

f=κKLp4/（384ηnEI）≤Lp/300

κ—安全储备系数，取1.5；

K—换算均布荷载，79.7KN/m；

Lp—轨束梁跨度，0.6m；

η—钢轨折减系数，取0.8；

n—钢轨总数量，取1根；

E—钢材弹性模量，210GPa。

I—钢轨的惯性矩，1489cm4；

计算得：

f=0.02mm＜[f]=2mm（可）

2、横向扣轨受力验算

⑴力学模型

横向扣轨承受京广铁路火车轨道传递的集中荷载，从图1.1可以得出，横向扣轨承受的最大集中荷载为26.44+23.91=50.35KN，建立力学模型如下：

⑵内力图

图2.1横向扣轨剪力图（单位：

KN）

图2.2横向扣轨弯矩图（单位：

KN.m）

⑶强度验算

通过图2.2可以看出，横向扣轨承受最大弯矩M=102.34KN.m。

横向扣轨采用60轨，7根/道。

根据应力计算公式：

σ=κM/（ηnW）

κ—安全储备系数，取1.5；

M—弯矩，102.34KN.m；

η—钢轨折减系数，取0.8；

n—钢轨总数量，取7根；

W—钢轨截面抵抗矩，287.2cm3；

计算得：

σ=95.45MPa＜[σ]=170MPa（可）

⑷挠度验算

f=κKLp4/（384ηnEI）≤Lp/300

κ—安全储备系数，取1.5；

K—换算均布荷载，18.31KN/m；

Lp—轨束梁跨度，5.5m；

η—钢轨折减系数，取0.8；

n—钢轨总数量，取7根；

E—钢材弹性模量，210GPa。

I—钢轨的惯性矩，2037cm4；

计算得：

f=2.73mm＜[f]=18.3mm（可）

⑸枕木垛支座地基承载力验算

从图2.1可以看出，枕木垛支座承受的支座反力为P=50.35+50.35=100.7KN，枕木垛支座面积S=2.5×0.6=1.5m2，则枕木垛支座处地基应力为：

σ=N/S=0.07MPa≤0.18MPa（可）

3、纵向吊梁受力验算

⑴力学模型

纵向吊梁承受横向扣轨传递的集中荷载，从图2.1可以得出横向扣轨传递到纵向吊梁上的最大集中荷载为50.35KN，建立力学计算模型如下：

⑵内力图

图3.1纵向扣轨剪力图（单位：

KN）

图3.2纵向扣轨弯矩图（单位：

KN.m）

⑶强度验算

通过图3.2可以看出，纵向吊梁承受最大弯矩M=137.83KN.m。

单侧纵向吊梁采用1根I50a工字钢。

根据应力计算公式：

σ=κM/（ηnW）

κ—安全储备系数，取1.5；

M—弯矩，137.83KN.m；

η—钢轨折减系数，取0.8；

n—钢轨总数量，取1根；

W—钢轨截面抵抗矩，2342cm3；

计算得：

σ=110.35MPa＜[σ]=170MPa（可）

⑷挠度验算

f=κKLp4/（384ηnEI）≤Lp/300

κ—安全储备系数，取1.5；

K—换算均布荷载，83.92KN/m；

Lp—轨束梁跨度，3.6m；

η—钢轨折减系数，取0.8；

n—钢轨总数量，取1根；

E—钢材弹性模量，210GPa。

I—钢轨的惯性矩，65576cm4；

计算得：

f=0.5mm＜[f]=12mm（可）

⑸枕木垛支座地基承载力验算

从图3.1可以看出，枕木垛支座承受的支座反力为112.76KN，枕木垛支座面积S=2.5×2.5=6.25m2，则枕木垛支座处地基应力为：

σ=N/S=0.02MPa≤0.18MPa（可）

⑹挖孔桩承载力验算

根据图3.1可以看出，挖孔桩承受的竖向轴向力为P=189.34+189.34=378.68KN，挖孔桩按照摩擦桩进行验算，桩长14.8m，桩径1.25m。

根据公式[p]=（ULτp+AσR）/2

[p]—单桩轴向受压容许承载力，KN；

U—桩的周长，取3.925m；

L—桩在局部冲刷线以下的有效长度，取9m；

A—桩底横截面面积，取1.226m2；

τp—桩壁土的平均极限摩擦力，按下式进行计算

τp=

n—土层的层数；

Li—承台底面或局部冲刷线以下各土层的厚度，m；

τi—与Li对应的各土层与桩壁的极限摩擦力，KPa；

σR—桩尖处土的极限承载力，不考虑桩尖处土的极限承载力，取0KPa；

根据铁道第三勘察设计研究院地勘资料得知：

挖孔桩有效深度范围内土层地质有，素填土2m，粉质粘土4m，粗圆砾土1.7m，砂岩1.3m；查《路桥施工计算手册》（表11-57）得知：

素填土极限摩擦力τi=30KPa，粉质粘土极限摩擦力τi=50KPa，粗圆砾土极限摩擦力τi=60KPa，砂岩极限摩擦力τi=60KPa；

计算得：

τp=48.8KPa，从而计算求得：

[p]=1723.8KN＞P（可）

五、扣轨施工示意图