如何设计顶进式下穿铁路框架桥

梁彦强

（兰州市轨道交通有限公司，甘肃 兰州 730000）

概述

很多铁路线虽然已经开始营运，但是很多地方因为种种原因必须建设新的桥涵。为了使得线路的运营不受到施工的影响，当前所使用的方式中最常见的便是限速行车直接顶进的方式，即我们日常中所说的顶入法。该种方式在施工中具有其独有的特点，主要是保证了铁路的安全运行，通过在路基一侧的预制箱型框架或者预制圆管，通过油压千斤顶借助事先准备好的支撑，直接顶入路基中，完成铁路桥涵建设。该种方式即顶入法，是当前铁路施工建设中最常用的方式，被应用在很多国内大型立交桥的建设中，并取得了相应的成果，得到了业内的一致肯定，文章便主要针对下穿铁路框架桥梁的主要涉及过程展开了讨论。

1 设计中的基础原则

首先在进行施工前要将框架桥所涉及的范围进行清理，并对施工范围内的环境予以了解，包括地面设施以及地下设施，例如施工区域管线的种类以及位置规格，并调查清楚管线的所属单位，并对管线的临时处置协议以及处理方案予以清晰。

其次为了方便施工后的翼墙的建设以及行车安全，应当对框架桥的规格进行仔细考量，分别对地质结构以及桥高和过桥管线等内容进行确定，此外，人行道以及刃角和围墙也是需要进行考虑的因素。

再者，该种方式建立的桥梁，应当确保其前段的稳定性和安全性，设置相应的钢筋混凝土刃角的方式能够得以实现。并且还要以挖土过程中边坡的稳定做为基础，确定伸臂的长度，以保证结构能够承受住施工以及行车所产生的荷载。

第四，该种方式建立的立交桥在施工后应当在其结构后部进行尾墙的设置，从而使得其结构能够保持平衡稳定，标语翼墙施工。而施工中以及施工后所受到的荷载嘴和便是伸臂程度确定的基础。另外，框架桥变强所受到的附加弯矩也是影响伸臂强度的基础。

第五，若框架桥的穿越为多线结构，那么应当在充分考虑地基承载、地质结构以及温度应力和截面特性等因素后确定分解长度，通过这种综合确定法，确定单孔节长大致为15m左右，而双孔节长一般为18m左右，节缝一般设置在线间。

最后，当已经存在一个框架桥，顶进操作是同类立交桥，那么就需要在两桥之间预留充分的空间用以预防出现顶进偏差，在此基础上尽量的另两座桥的边墙距离缩短到1米左右。另外，框架桥的同线路轨道之间的高差需要根据加固材料以及道路等级等因素进行确定，一般约0.85m。

2 工程实例

以某工程为实例进行分析，首先对工程所使用的结构进行确定，继而展开以下步骤：

2.1 结构图的计算与绘制

在结构图的设计与计算中通常会使用到CAD软件，但是该软件系统适用于正交框架桥的设计，但是文章中所讨论的框架桥结构为斜交式，为了保证能够得到准确无误的计算结果，应当首先采用框架桥有限元结构分析软件对其结构进行计算分析，得出相应的截面钢筋面积，对控制截面结构予以确认，继而将结果输入到CAD系统中进行计算绘制，得出主体钢筋图，并依照该图纸进行相关结构的布置，同时确定结构长度，例如尾墙补齐钢筋以及刃角钢筋以及人行道悬臂和刃角悬臂钢筋的确定等。在完成结构图纸的绘制后便需要对相关的防护设置进行布置，在防护桩的设置中应当保证其结构的稳定并方便拆除。

2.3 工作坑设计中应当注意的问题

工作坑的设计主要包括工作坑后背的计算,滑板、锚梁和导向墩的设置。工作坑滑板是作为预制框架桥时的施工垫层及顶进启动时与基底土壤的隔离层。滑板可使框架桥结构物在浇灌混凝土的过程中不致产生不均匀的沉降,并能防止框架桥结构与其结构底面以下土壤的黏结影响顶进启动,此外滑板还对框架桥沿着一定的水平面顶进起导向作用。工作坑后背是提供顶入式框架桥所需最大顶力的临时支撑结构物。目前,普遍采用的后背形式是工字钢桩或槽钢桩加钢筋混凝土后背梁,该框架桥采用I40b工字钢桩加钢筋混凝土后背。

2.4 如何有效加固线路

为不中断铁路运营,框架桥顶进前需对铁路线路进行加固。线路加固横梁采用I40b工字钢,每隔一根木枕穿一根横梁,横梁间距09m。加固纵梁采用I45b工字钢,双根一束布置,位于线路两侧21m处,置于横梁上,用U形螺栓与横梁连接。

2.5 加强降水措施

由于框架桥处地下水位较高,施工前需进行施工降水。地层中有细砂层,渗透系数大,因此采用管井法降水。铁路路基降水与工作坑降水分别进行,先进行工作坑降水,框架桥顶进前再进行路基降水,以减少降水对铁路路基的影响。

2.6 辅助工程施工

框架桥附属结构及辅助工程主要有:出入口挡土墙、三角顶块、栏杆、电缆槽、挡水矮墙、钢刃角、防撞角钢、限高架、检查台阶等。这些附属结构及辅助工程可以根据框架桥的具体情况选择设置。

结语

下穿框架桥作为当下使用最多的桥梁施工建设技术之一，对我国的交通建设影响甚为深远，而对于该类桥梁的建设，其质量的主要影响因素便在于其设计之上。通过上述的分析论述，可以看出在进行该类桥梁的设计中必须保证以下几方面内容，首先需要综合考虑桥梁的混色机，对施工中所涉及的各种因素进行全面的分析，避免对行车以及行人活动的影响；其次，还需要注意，在设计中同现浇框架中钢筋的使用相比，该种桥所使用的钢筋量要更大，从而避免病害的发生。在这，需要综合了解施工区域的地质水文状况，从而保证桥梁基础稳定，确保施工可以顺利进行，并且，在顶进的过程中，需要保证行车的安全，因此架空设备的设定需要保证列车可以以45km/h的速度行进通过。最后，必须保证工作坑的后背设计能够满足顶力要求，防止由于后背事故所造成的工期延误，并按照合理的构造以及施工要求进行附属工程施工，以保证桥梁在使用过程中可以保持结构的稳定以及外表的完善。

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