中铁二十五局集团第二工程有限公司
摘要：本文针对某新建双线铁路连续梁上跨既有单线铁路的施工安全防护，依据该工程特征与现场实际条件，通过对防护棚架方案与其他方案比选，对防护棚架结构的设计与力学检算，施工技术要点的归纳，为今后新建线路与既有交通网络交叉安全防护提供了实际案例。
关健词：既有线；连续梁；防护棚架；施工技术
一、工程概况
二、防护棚架设计
1、方案比选
目前跨既有线连续梁施工防护有水平转体工法、顶推防护、防护棚架防护、全封闭式防护（挂篮防护）四种方法，前两种造价高、难度大，一般运用于上跨高速铁路施工，故本次只对防护棚架防护、全封闭式防护（挂篮防护）进行比选。
全封闭式防护采用在连续梁挂篮周边设置临边防护网及下兜网防护，其优点为不需要既有线上建设防护工程，既有线行车通视效果佳，节约工期与成本。其缺点为临边及挂篮下防护网易被坠落物击穿，混凝土浇筑、作业冲洗等易对既有线道床产生污染，造成道床病害的发生，防水防坠物效果差，不利于既有线运营安全。
防护棚架防护系在影响既有线范围内搭设防护棚架，其优点为防水防坠物效果好，可确保施工期间既有线运营绝对安全。其缺点为需多次封锁既有线进行安拆施工，若处在列车行车方向下坡段或曲线段，易遮挡远处信号机，同时需迁改线路两侧下埋管线，投入成本较大、施工工期较长。
既有线为国家运输经济动脉，旅客列车更是人命关天，该既有线为上世纪五六十年代老旧铁路线，长期限速慢行40k/h，道床遇水极易发生翻浆冒泥、道床板结、产生三角坑等病害，为确保既有线安全畅通，故既有线上连续梁施工选择方案为“防护棚架”。
2、设计思路
因防护棚架基础将立于上世纪五、六十年代老路基上，老路基填土地段经多年雨水冲刷沉降，线路两侧多为工务部门多次补碴、道床升级后松散碴土，故遵循棚架结构设计完成后得出基础承载力值后再进行基础设计。
3、棚架设计
防护棚架主体采用Φ400mm钢管立柱与I36a工字钢搭设，支柱每根长7m，纵向间距6m，横向间距5.73m（钢管净距5.1m），两侧各设置18根。工字钢上间距0.5m横铺I14a工字钢，工字钢横跨既有铁路方向摆放206榀，长度6m，跨度为5.73m。上部满铺20mm竹胶板，长度103米。
施工防护棚架为施工临时结构，不考虑地震力的影响，计算中考虑的主要荷载有：施工人员重量，竹胶板和防水板重量，结构自重，风力及雪压，列车气动力、坠物冲击荷载等。
（1）施工人员重量：
按照每个施工人员75kg计，共5个人，总计重量为375kg，即3.75kN。假设作用于跨中位置上。
（2）冲击荷载：
冲击荷载，假设人（M=0.75KN）从9m高处掉落到棚架上，冲击时间为0.5s，由动量=冲量，得：F=mg+mv/t=2.012kN。（v=（2gh）^1/2）
（3）竹胶板重量：
竹胶板密度为560kg/m3，厚20mm的竹胶板单位面积重为560×0.02＝11.2kg/m2=0.112 KN/m2，
（4）风力
雪荷载、风荷载，取该地区50年一遇的基本风压为0.4KN/m2，50年一遇的基本雪压为0.4KN/m2；《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1—2005
（5）列车气动力
列车通过时气流产生的压力，按列车时速120km，气流速度27.78m/s考虑；P=ρν2/2=1.255*27.782=484.3Pa，约为0.5kN/m2。
4、防护棚架检算
（1）竹胶板强度检算
竹胶合板厚度为20mm，I14工字钢间距0.5m，故按简支跨0.42m计算，验算跨中最不利抗弯强度和挠度。取单位宽度1m的面板作为计算单元。竹胶板所受均布荷载有自重+风荷载+力车汽动力荷载，荷载组合为q＝0.112×1+0.4×1+0.5×1＝1.012KN/m，施工人员坠落冲击荷载取P=2.012+3.75=5.762KN，作用于最不利位置，即跨中。
面板的截面抵抗矩W= 100×1.2×1.2/6=24.0cm3；
截面惯性矩I= 100×1.2×1.2×1.2/12=14.4cm4；
①荷载计算
M=ql2/8+pl/4=1.012×0.422+5.762×0.42/4=0.627kN.m=0.627kN.m
面板抗弯强度设计值σ=12.5N/mm2；
σ＝σ＝M/W=0.627*1000*1000/（1/6×bh2）=9.405MPa＜[σ]
由于施工时所有荷载不会加载于同一块竹胶板，故面板强度满足要求!
②挠度验算
验算挠度时不考虑可变荷载值，仅考虑永久荷载标准值，故其作用效应的线荷载计算如下：
三、结语
本次棚架设计克服了既有线运营、限界、基础承载力不足、线路两侧地形复杂等诸多影响。确保了施工、运营两不误，确保了新建线路关键节点工程按时、安全、高效完成，为今后新建线路与既有交通网络交叉施工安全防护提供了实际案例。
参考文献：
[1］铁道部《铁路营业线施工安全管理办法》（铁运[2012]280号）
[2］《铁路工程施工技术手册》
[3］《铁路工务安全规则》
[4]《铁路工程施工安全技术规程》（TB10304-2009）
[5] 广铁集团铁路营业线施工安全管理实施细则（广铁运发[310]号）
论文作者:罗香元
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：棚架论文; 荷载论文; 防护论文; 工字钢论文; 挂篮论文; 铁路论文; 挠度论文; 《基层建设》2017年第14期论文;