纵横梁法线路架空构件受力分析及检算

发表时间：2015-03-12T09:52:23.290Z 来源：《工程管理前沿》2015年第3期供稿 作者： 何小飞

[导读] 本文以郑州市郑东新区前程路下穿陇海铁路立交桥为工程实例，对纵横梁法线路架空的纵横梁构件进行受力分析和检算。何小飞(中铁七局集团郑州工程有限公司 河南 郑州 450052)

摘要：以郑州市郑东新区前程路下穿陇海铁路立交桥工程为工程实例，介绍了纵横梁法线路架空的纵横梁构件受力分析及检算方法，为类似工程线路架空施工提供借鉴。

关键词：纵横梁法；线路架空；受力分析；检算纵横梁法是既有线下顶进桥涵适用性最广、使用最普遍的线路架空方法。其具有构件加工简便，施工操作方便，构件可替换性强等特点，在施工中应用十分广泛。

本文以郑州市郑东新区前程路下穿陇海铁路立交桥为工程实例，对纵横梁法线路架空的纵横梁构件进行受力分析和检算。

一、工程概况郑州市郑东新区前程路下穿陇海铁路立交桥位于郑州市郑东新区。立交桥为9.5m+18m+18m+9.5m 中孔连续、边孔分离的四孔框架结构，结构高度9m，顺道路方向长度19.61m。道路与铁路斜交88°。陇海铁路在此处为无缝电气化铁路，上下行线间距5.06m。

线路架空平面图如下：

线路架空横梁为[3703]杆件，纵梁为I100 工字钢，支点采用挖孔桩。架空总长度88m。（[3703]杆件是以40C 槽钢作为主体设计而成的结构总高度440mm，专为线路架空加固使用的制式杆件）。

纵梁采取平行线路布置，两路肩各采用两排I100 工字钢作为纵梁，线间采用一排I100 工字钢作为纵梁。横抬梁垂直线路布置，间距0.6m。

下穿立交采用一次架空、两次顶进的施工方法。第一次顶进中孔箱桥，第二次顶进两边孔箱桥。

二、受力分析及检算1.横抬梁受力分析1）确定计算模型：视横抬梁为简支受力状态；根据桥身高度及刷坡坡率，确定顶进中横抬梁最大悬空跨度；确定最不利受力状态并以此作为控制检算依据。

横抬梁最大悬空跨度取5.5m，最不利受力状态为列车荷载作用在跨中。计算简图如下：

2）荷载计算：荷载包括最不利动活载、静载。

最不利动活载取“中-活载”并换算为均布荷载平均分布到每根横抬梁上。静载包括每股线路自重及横抬梁自重。 2.安全检算：主要对横抬梁进行强度检算、挠度计算，要求均满足《铁路桥涵设计规范》。

构件参数： Ⅰ 100 工钢纵梁惯性矩I ＝ 787228cm4 ，W=14180cm3，[3703]I=37856cm4，W=1721cm3。 实际限速为45km/h，检算按60km/h。上下行现有轨道为P60轨，钢筋砼枕。

恒载：轨道P1=P1’=0.06×0.6+0.23/2=0.15t【3703】自重q=0.199t/m活载：按中一活载25T 特种活载计算以每轴重由3 根抬梁承担。 列车活载：P2=P2’=25/3/2=4.17t计算的R1=R2=4.87t最大弯矩M=9.39t.m施工中将[3703]背靠背拼接起来共同受力，在此考虑最不利情况按1 片[3703]截面进行应力、挠度检算。

最大应力σ=M/W=9.39×104/1721×10-6=54.56Mpa<170 Mpa最大挠度f=（P1+P2）C(3L2-4C2)/24EI+5qL4/384EI=(0.15+4.17)×104×2×(3×5.52-4×22)/24×2.1×1011×37856×10-8+5×0.199×104×5.54/384×2.1×1011×37856×10-8=3.68×10-3m3.纵梁受力分析本架空体系为以横抬梁受力为主的架空体系，纵梁在架空体系中仅起辅助作用，提高架空整体性和行车安全性能。以下对纵梁的检算不考虑横抬梁将荷载直接传递到地面，而是假设荷载全部传递给纵梁，进而传递给支点桩。假设条件更加苛刻和保守，安全冗余更大。

通过对架空平面图分析，判定线间纵梁处于更不利条件，所以选线间纵梁为检算对象。

受力模型：假设两线同时来车，线间纵梁承受双向行车的活载和双线铁路设备、横抬梁（5m 长）、纵梁自重等恒载。 4.纵梁安全检算主要对纵梁进行强度检算、挠度计算，要求均满足《铁路桥涵设计规范》。

纵梁所受恒载有：铁路、轨枕重量0.06×2+0.23/0.6=0.503t/m横抬梁重量0.199×5/0.6=1.658t/m纵梁自重0.375t/m总恒载为

q1=0.503+1.658+0.375=2.536t/m纵梁计算跨度取L=9m，α=0.5铁路标准活载换算均布活载为q2=2200/L-1980/ α(1-α)L2=14.667t/m冲击系数：检算速度为60 km/h，所以V=60 km/h冲击折减系数υ=V/(2VKP-V)=60/(2×80-60)=0.6(VKP=80 km/h)冲击系数：1+υμ＝1+0.6×28×/(40+L) = 1.33

在恒载、活载的作用下R1=R2=77.41t最大弯矩M=(q1+(1+υμ)q2)L2/8=223.19t.m最大应力σ=M/W=223.19×104/14180×2×10-6=157.40 Mpa<170Mpa最大挠度f=5(q1+q2)L4/384EI=0.011m施工中需严格作业监控程序，做好线路架空加固施工，横抬梁穿设后与路基之间空隙要及时回填捣实，横抬梁与纵梁要连接紧密，专人检查纵横梁间连接螺栓；顶进期间严格按作业规范组织施工，严格控制每次前挖长度，严禁超挖；桥涵顶设置滑动支点，并做好桩支点和滑动支点的转换工作。

参考文献：《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002）。 《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）。