铁２０１０年第５期 道建筑 ２７ Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 文章编号：１００３－１９９５（２０１０）０５－００２７－０４ 大新站钢桁梁人行天桥过渡施工技术 梁建忠 （太原铁路局安全质量监督站，太原０３００１３） 摘要：北同蒲线应急扩能改造工程——大新站钢桁梁人行天桥过渡工程，以安全和最大限度减少施工对 运营影响为目标，通过对三个临时支撑方案比选，确定采用门式支撑体系方案，并对该方案进行理论设 计和检算。该工程为今后类似工程提供一种简单易行的施工方法。 关键词：站场改造钢桁梁 临时支撑 过渡施工 中图分类号：Ｕ４４８．１ｌ 文献标识码：Ｂ １ 工程概述 北同蒲线大新站既有人行天桥为５跨（２６．７＋ ３７．５＋３２．０＋３０．２＋３８．４）ｍ钢桁梁结构，桥面净宽３ 的接长与改造，改造后天桥标准与既有相同，跨越３５ 股道电化线路，为６跨（３０．１５＋３７．５０＋３２．ｏ０＋３Ｏ．２０ ＋４０．３８＋４０．３８）ｍ钢桁梁结构，挖孔桩基础、薄壁墩 台，主要工作量为拆除既有１ 、２ 、６ 墩台并新建１ 、 ２ 、６ 、７ 墩台；拆除既有１跨、５跨桁梁并新设１跨、５ 跨、６跨桁梁。见图１。 ｍ，跨越３场２７股道电化线路，是大新站旅客进出站 与铁路作业人员跨场作业的唯一通道。由于北同蒲应 急扩能改造工程——大新站站场施工，引起既有天桥 Ｉ ／ 。／１／Ｔ＼ｆ／Ｔ＼ｉ／Ｔ＼ ／『＼｛／Ｔ＼ｆ／Ｔ＼ｉ／Ｔ＼ｌ仆 ／Ｔ＼ｆ／Ｔ＼ｆ／Ｔ＼ｆ小小ｌ／１＼｛／Ｔ＼ｆ／ｒ＼仆ｆ小ｆ小ｌ小Ｉ／Ｔ＼／Ｔ＼Ｉ／Ｔ＼ｆ／Ｔ＼Ｉ小ｆ／ｆ＼ 、拆除既有Ｉｉｊ 一｛ 塑 ｊ 堂 ｌｌ 新设桁蓍建２．堰ｊ ｒ‘；前 利用既有桁 ．．．．既有 胃 既有 １Ｉ１．．．．．． ’．．…．？ １Ｉ场 ．． 一 占 Ｉ场 《 占 Ⅲ场 Ｉ由 Ｊ 图１天桥立面图（单位：ｍｍ） １）该天桥为大新站通行及作业的唯一通道，在施 工过程中不得中断，依照运输部门下达的施工计划，天 重点与难点。 ２）大新站天桥距离铁路接触网不足１ ｍ，分段拆 桥中断时间不超过１８ ｈ，而且既有２ 、６ 墩台与设计 ２ 、６ 墩台位置叠加，在１８ ｈ内完成桁梁拆除、墩台拆 除、新建墩台、架设桁梁等一系列工作的可能性很小， 因此本天桥施工需与站场过渡施工结合进行。首先新 建不影响既有线路的１ 、７ 墩台，在２ 、６ 墩台两侧铁 路股道问设临时支撑体系，然后结合站场过渡施工封 除与安装安全不易保证，而整体拆除与安装又由于上 跨３５股电化线路，汽车起重机作业面狭小，加之接触 网的影响，起重机吊装不能一次到位，拟采取３台起重 机空中接力施工，因此桁梁的拆除与安设吊装过程中 的安全问题是本工程的又一重点与难点。 锁点，整体吊装拆除既有第１跨、第５跨桁梁（第２跨 桁梁利旧），架设新１跨、５跨、６跨梁至临时支撑过 渡，封锁点后开通天桥。封锁点外拆除既有２ 、６ 墩 台，新建２ 、６ 墩台，最后，封锁天桥３ ｈ，落梁至新设墩 ２临时支撑方案比选 天桥临时支撑设在站场股道间，股道最大线间距 ６．５ ｍ，临时支撑方案的优劣对铁路线路施工和铁路运 输都会有较大的影响，因此，临时支撑方案设计的首要 台。由于桁梁自重大，而且天桥上跨铁路线与接触网， 临时支撑只能设在既有铁路线间，施工场地狭小且安 原则便是安全、简洁，尽量减少对既有铁路线路的影 响，把施工对运输的影响降到最低。根据这一原则，拟 定了如下三套施工方案： 方案一：在设计２ 、６ 墩台两侧各设两个枕木垛， 全问题突出，因此临时支撑的设计与实施是本工程的 收稿日期：２００９－１１－２４；修回日期：２０１０－０２－０８ 作者简介：梁建忠（１９７２一），男，山西襄汾人，工程师。 将梁支撑在枕木垛支撑上。 方案二：在设计２ 、６ 墩台两侧各设两个框架式支 ２８ 铁道建筑 撑，如图２。每个框架式支撑由６根立柱、２根横梁和 ２根纵梁组成，６根立柱设在三股线路两线间，分为两 方案三：在设计２ 、６ 墩台两侧各设两个门式支 撑，如图３。每个门式支撑由２根立柱、１根横梁组成， 排，每排３根，间距１．７５ ｍ，高８．２７ ｍ，采用 ２１９ ｍｍ 钢管制作。基础采用ＣＩＯ混凝土明挖基础，预埋 ２４ ｍｍ螺栓与立柱法兰连接，每排３根立柱上设支撑横 梁，横梁由两根Ｉ２ｏ工字钢并排拼装组成，长３．８ ｍ，横 梁上顺天桥方向设两根Ｉ ５ 支撑纵梁，每根长７ ｍ，支 撑于天桥桁架两个下弦节点间。立柱、横梁、纵梁及桁 架间采用Ｕ形卡连接，立柱间采用剪刀撑，立柱外设 拉杆支撑以增加框架整体横向刚度。 ４０ ３７６ ．。２根立柱设在同一股道间，间距３．５ ｍ，高８．２７ ｍ，采 用４，３５１ ｍｍ钢管制作。基础采用西１．２５ ｍ Ｃ２０混凝 土挖孔桩基础，预埋 ２４ ｍｍ螺栓与立柱法兰连接，横 梁由３根Ｉ２０工字钢并排拼装组成，长３．８ ｍ，支撑于 天桥桁架下弦节点。立柱、横梁及桁架间采用ｕ形卡 连接，立柱间采用剪刀撑，立柱外设拉杆支撑以增加框 架整体横向刚度。 ４０ ３７６ ２ 凹巡 ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ 唧 －一—。 ｌ 攫直胃Ｕ＠ ｌ 娃Ｅ直 （ａ）立面圈 ｌ § 姻 ｉ３０Ｌ一 －● ｊ＿唧一 ＾ｍ 丌搔 ７ｉ ｆ 越 谱 港 ｛甘 （ｂ）临时墩平面图 图２方案三门式支撑（单位：ｍｍ） 桁架粱下弦轩 （ａ）正面图 （ｂ）底座图 图３临时支墩结构图（单位：ｍｍ） 既有线施工首先必须考虑施工对运营的影响，方 案一虽然方法简单，易于实施，安全易于保证，但枕木 垛支撑需设在既有股道上，需长时间封锁既有线路，对 运营干扰极大，因此方案一不可行。方案二框架式支 撑结构稳定，纵梁支撑于两下弦节点间，避免应力集 中，立柱设于两线间不影响既有线路运营，从支撑体系 ２０１０年第５期 大新站钢桁梁人行天桥过渡施工技术 ２９ 本身来讲安全性最优，但方案二纵横梁跨越接触网，距 接触网小于安全距离，而且结构体系过于复杂，与既有 线站场施工交叉影响较大，非最优方案。方案三在方 案二的基础上进行了优化，对基础、立柱与横梁进行了 加强，施工方法较为简便，不需跨越接触网，该方案为 可行方案 ３临时支撑体系设计 以６ 墩台右侧第五跨梁下门式支撑为例，如图４。 图４临时支墩荷载图（单位：ｍ） 基础为西１．２５ １ＴＩ（Ｄ １．２５ １ＴＩ）Ｃ２０混凝土挖孔桩 基础，桩长Ｌ＝５ Ｉｎ，２根立柱间距３．５ ｒｆｌ，高８．２７ ｍ，采 用＋３５１ ｍｍ（Ｄ＝３５１ ｍｍ）钢管制作，壁厚１０ ｍｍ。横 梁由３根Ｉ２ｏ工字钢并排拼装组成，长３．８ ｍ，支撑于 天桥桁架下弦节点。 支墩中心线距梁端６．０６８ ｍ，距支撑节点中心 ０．０１８ ｍ，近似认为支撑在节点中心。 孔口高程１ ０８０．５３ ｎｌ，０～０．８ ｍ杂填土，黑色，潮 湿；０．８—１０．０ ｍ新黄土，黄褐色，坚硬。其中３．３５～ ６．３５ ｉｎ为硬塑性黄土，６．３５ ｍ以下为可塑性黄土，无水。 ３．１荷载计算 自重：跨度为４０．３８ ｒｆｌ钢桁梁重５８０ ｋＮ。 行人荷载：按５ ｋＰａ考虑。 风雪等其它荷载：按０．３ ｋＰａ考虑。 跨中总集中荷载为 Ｇ＝５８０＋（５＋０．３）×（４０．３８ ｘ ３）＝１ ２２２ ｋＮ 计算图式如图４。 ∑ｇ＾＝１ ２２２ Ｘ（４０．３８／２）一Ｒ口× （４０．３８—６．０６８）＝０ 解得，Ｒ ＝７１９ ｋＮ 另，防止横移角钢、支座上下压板，横梁及小型配 件总重０．４１４ ｔ。 按双柱设计，则每根柱承担的荷载为７１９／２＋ ４．１４／２＝３６２ ｋＮ。 考虑不可预见外力后柱顶轴力Ｎ＝３６２×１．２＝ ４３４ ｋＮ ３．２外径与构件比 据钢结构设计规范（ＧＢ５００１７—２ｏ０３）之规定：圆 管截面的受压构件，其外径与构件之比不应超过１００。 本结构３５１／１０＝３５．Ｉ＜１００。 ３．３轴心受压圆管强度 ６＝Ｎ／Ａ ＝４３４ ０００／（３５１×盯×１０）＝ ３９．３６ ＭＰａ＜ｌ７０ ＭＰａ ３．４长细比Ａ 回转半径ｉ＝（Ｄ／４）ｘ（１＋ ） 其中 ＝ｄ／Ｄ＝３３１／３５１＝０．９４３ ｉ：３５１／４×ｆ １＋０．９４３ ） ：１２０．６１ ｉｎｌＴｌ 长细比 Ａ…＝Ｌ／ｉ＝８．２７／０．１２０ ６１＝ ６８．６＜［Ａ］＝１２０（理想为６０～８０） ３．５压杆稳定性 Ｎ／ ６Ａ、≤ｆ 查表，６＝０．８４７ Ａ＝订Ｄ ／４（１一 ）：１Ｔ×３５１ ２／４ Ｘ （１—０．９４３。）＝１０ ７１ １ ｍｍ。 Ｎ＝４３４ ｋＮ Ⅳ／（６Ａ）＝４３４ ０００／（０．８４７×１０ ７１１）＝ ４７．８４ ＭＰａ＜１７０ ＭＰａ ３．６柱对基础局部混凝土压应力检算 柱底压力Ｎ．＝４３４＋９．１（混凝土柱重）＝４４３．１ ｋＮ 柱底面积Ａ ＝－ｒｒＤ ／４＝９６ ７１２ ｍｍ 柱底压应力ｏ－＝Ｎ，／Ａ ＝４４３ １００／９６ ７１２＝４．５ ＭＰａ＜５．４ ＭＰａ ３．７桩基摩阻力 桩周摩阻应力为７５ ｋＰａ ［Ⅳ２］＝１ＴＤ × ×７５＝叮Ｔ×１．２５ ｘ５×７５＝１ ４７１ ｋＮ Ｎ２＝４４３．１＋（１Ｔ×１．２５ ）／４×５×２．５×１０＝５９６ ｋＮ＜［Ⅳ２］ 未考虑基底承载力，即可满足条件。 ３．８横梁检算 横梁仅起到将两柱连为一整体的作用，桁架的作 用力通过下弦杆传至横梁，横梁传到柱子上，由于横梁 的中间和两端作用力很小，故不需检算。 ４ 方案实施（以５跨、６跨梁为例） ４．１临时支撑设置 １）挖孔桩施工：采用人工挖孔，内径咖１．２５ ＩＩｌ钢 筋混凝土圆管防护，随挖随沉管，确保线路及人身安 全。Ｃ２０素混凝土灌注，桩顶预埋＋２４ ｍｍ螺栓。 ２）立柱安装：立柱采用８ ｔ吊车起吊，作业人员支 护，调整方位后，连接立柱底部法兰与基座预埋螺栓， 立柱间用角钢剪刀撑焊连，外侧加设拉杆，以保证立柱 的整体稳定性。 ３）横梁安装：横梁通过ｕ形卡将３根Ｉ２ｏ－Ｖ字钢并 排拼装而成，整体吊装至立柱顶端安放，焊接牢固。 ３０ 铁道建筑 ４）支座、限位角钢安装：将板式橡胶支座夹于两 ２）拆除既有桁梁上各种管线与设备，解除桁梁约束。 ３）根据汽车吊走行路径铺设临时道口，根据起吊 块钢垫板间通过Ｍ２５螺栓连接后，下垫板与横梁顶部 焊连，上垫板与限位角钢焊连。 ４．２封锁点前准备工作 １）首先施工不影响线路预铺工作的７ 墩台和６ 梁下临时支撑，由于５ 梁下临时支撑侵人既有１０７道 线路限界，在线路封锁施工前５日，封闭线路１０７道， 半径确定汽车吊位置，制订汽车吊入场方案。 ４）明确与运输、供电、车站配合方案，签定配合协 议，排空施工范围内的车辆。 ４．３封锁点内施工 １）采用空中接力法，由３台汽车吊拆除既有第５ 进行５ 梁下临时支撑施工。 跨桁梁。如图５。 天桥中心线 游 图５大新站人行天桥吊装示意（单位：ｍ） ①１００ ｔ吊车和２５０ ｔ吊车进入南面股道以外的空 余场地，８０ ｔ吊车进入１０１、１０２、１０３股道间，同时将影 ３）落梁：在新建墩台上采用液压千斤顶搭起桁 梁，拆除临时支撑，落梁至设计墩台。 响吊车起臂的接触网进行局部拨移。 ②起吊时，１００ ｔ和８０ ｔ吊车先起钩，将梁吊起后 顺天桥方向向２５０ ｔ吊车方向移位（１００ ｔ吊车作业半 径７ ｍ，伸臂长度１９．６ ｍ，起重量４１０ ｋＮ；８０ ｔ吊车作 业半径７ ｍ，伸臂长度１９．６ ｍ，起重量３００ ｋＮ）。 ５ 结语 １）临时支撑高度要大于正式墩台高度，以保证正 式墩台施工。 ２）临时支撑要设在桁梁节点上，并满足铁路限界要求。 ３）施工中要有详尽的安全保证措施，尤其是行车 安全和电化区段的人身安全措施，以及墩台施工过程 中的防止触电、侵限措施，同时要制订相应的、切实可 行的应急预案，以保证施工顺利进行。 ③１００ ｔ和８０ ｔ吊车同时起吊，移至２５０ ｔ吊车的 作业范围内。 ￣２５０ ｔ吊车起吊逐步承重（２５０ ｔ吊车作业半径 ｌ０ ｍ，伸臂长度２５．４ ｍ，起重量８１０ ｋＮ），８０ ｔ和１００ ｔ 吊车摘钩，用２５０ ｔ吊车将桁架吊起，放至地面指定 位置。 ４）临时支撑体系受荷运行过程中加强观测，做好 测量记录，发现问题及时处理。 ２）采用空中接力法，由３台汽车吊吊装新第５跨、 北同蒲线大新站人行天桥临时支撑体系从受荷运 ６跨桁梁，落梁至临时支撑。 ３）吊车摘钩后，迅速向外移车，检查线路、恢复接 触网，开通线路，开通天桥。 ４．４封锁点后施工 １）拆除既有墩台：搭设脚手架，用模板围护既有 墩台，在围护内拆除混凝土墩台，防止机械及混凝土块 行到成功落梁至正式墩台，从施工过渡到正式开通没 有出现任何问题，完成了施工任务。 参 考 文 献 ［１］黄棠，王效通．结构设计原理［Ｍ］．北京：中国铁道出版社， ｌ９９３． ［２］李庆华．材料力学［Ｍ］．成都：西南交通大学出版社，１９８９． 侵入铁路限界。 ２）新建墩台：既有墩台拆除后，在设计位置新建墩台。 （责任审编 白敏华）
