铁六局集团呼和浩特铁路建设有限公司 内蒙古呼和浩特 010000
摘要：桥址位于xx市东影北路与既有集包铁路（呼东联络线）及改集包线交汇处，道路与铁路交叉处设计为（1-6.0）+（1-16.0）+（1-6.0）m三孔分离式框构，顶进施工。施工过程中需要对改集包左、右线进行线路加固，路加固体系采用（16m+24m+16m）D型施工便梁。根据现场实际情况采取超低位安装，按照D型施工便梁使用说明书，对原施工便梁上牛腿S12进行更换，更换为S3构件。同时对横向结构进行稳定简算及加固设计，结构横梁梁端处的换算应力不满足规范要求，需要对横梁进行加强处理。在距离横梁梁端40cm范围内的翼缘板内侧焊接10mm厚与横梁同材质钢板，对局部翼缘板进行加厚处理。
关键词：D型施工便梁、纵、横梁、钢材
1 工程概况
桥址位于xx市东影北路与既有集包铁路（呼东联络线）及改集包线交汇处，道路中心与铁路的夹角为90°。改集包铁路为国铁Ⅰ级，双线电气化铁路，桥址处线间距4.1m，东西走向，直线区段，双线分别为改集包左线、改集包右线。道路与铁路交叉处设计为（1-6.0）+（1-16.0）+（1-6.0）m三孔分离式框构，顶进施工。施工过程中需要对改集包左、右线进行线路加固，路加固体系采用（16m+24m+16m）D型施工便梁。
2 设计依据
1.《铁路技术管理规程》（TG/01-2014）
2.《铁路安全管理条例》（国务院令第639号）
3.《铁路营业线施工安全管理办法》（铁运[2012]280号）
4.《铁路营业线施工安全管理办法补充规定》（铁总运[2014]180号）
5.《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）
6.《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005）
7.《铁路桥粱钢结构设计规范》（TB10002.5-2005）
8.《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
9.《普速铁路工务安全规则》（铁总运【2014】272号）
10.《D型施工便梁使用说明书》（中铁宝桥天元实业发展有限公司，2010）
3 结构形式
3.1针对结构的改造方案
本桥线路加固系统设计为（16m+24m+16m）D型施工便梁，由于工程所处位置线间距较小（仅为4.1m），定型24mD型施工便梁不能满足《普速铁路工务安全规则》附表中规定的直线段双线线间距4.51m≤a<4.81m的要求，施工时不满足建限的要求。根据现场实际情况和D型施工便梁使用说明书，对原施工便梁上牛腿S12进行更换，更换为S3构件。实现了钢轨到施工梁顶距离减小，满足了建限=的要求。
（1）纵梁最低位设置，安装S12，轨顶到梁顶的距离为299mm，纵梁侵入建筑限界。
（2）纵梁超低位设置横梁上提，安装S3，轨顶到梁顶的距离为149mm，纵梁不侵入建筑限界，便梁控制点距离建筑限界的水平和竖直距离分别为6.9cm和5.1cm。
由于横梁上提导致结构整体的横向刚度减弱，为了增加结构的整体性和稳定性，特在纵梁两侧梁端、1/4跨、1/2跨、3/4跨增加5道横梁。
D型施工便梁由纵梁、横梁、上下牛腿和节点板组成。纵、横梁釆用Q345qD钢材、其余采用Q235钢材。纵梁长度为24500mm，横向间距为4460mm；横梁长度为3960mm，纵向间距为670mm。
4 D便梁的检算
4.1模型的建立
列车通过D梁时，是通过钢轨传递给横梁，再通过横梁传递给纵梁。本次计算釆用 MIDASCIVIL2015有限元分析软件建立便梁的空间有限元模型，分析列车在活载作用下便梁的受力状态。活载通过虚拟梁单元作用在横向联系梁上，纵、横梁均釆用梁单元模拟。上横梁与纵梁之间采用刚性连接模拟（释放面外的转角约束），下加劲横梁与纵梁之间采用铰接模拟（无牛腿，仅采用螺栓连接），斜杄两段釆用铰接模拟（两段单螺栓连接）。梁顶与梁底节点间采用刚性连接（平截面假定），纵梁与支点桩之间的支撑采用弹性连接模拟（竖向平移自由度均约束，纵梁一侧约東横向平移自由度，另一侧约束水平平移自由度）。表中具体参数取值详见《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.5-2005）。
Q345qD钢基本容许应力为：轴向应力（σ）=200MPa；弯曲应力（σw）=210MPa；剪应力〔τ〕=120MPa。考虑到本结构为临时结构按照《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.5-2005）3.2.8规定，应考虑容许应力提高系数1.2；对应提高后轴向应力〔σ）=240MPa；弯曲应力（σw）=252MPa；剪应力〔τ）=144MPa。
对应D型便梁，第一层横梁及纵梁为纯弯构件、加劲横梁为中心受拉构件。应按照（4.2.1-2）和（4.2.1-6）、（4.2.1-7）分别检算构件的法向应力、剪应力和换算应力。
4.2荷载
设计荷载：
（1）自重：钢容重取78.5KN/m3
（2）二期恒载：包含轨道、扣件、枕木等，荷载通过轨道传递到横梁对应节点上，平均到每处节点荷载位1657N
（3）活载：“中-活载”，活载的计算图示如图4.2，计算应力时计入动力系数
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。其中Φ在V<60KM/h时，Φ=0.75V/60
（4）制动力：制动力按照列车竖向静活载的10%计算。
4.3主要设计指标
4.3.1构件的强度
4.3.2构件的总体稳定
横梁和纵粱应按照纯弯构件验算平面外稳定。
4.3.3梁体挠度
按照《普速铁路工务安全规则》（铁总运【2014】272号）附表3-3要求，梁体在静活载下的挠度不得大于跨度的1/400
5 检算结果
5.1强度检算
5.1.1纵梁的强度检算
主力作用下，级梁弯曲正应力最大为165.4MPa小于容许应力（σw）=252MPa，检算通过。
主力作用下，纵梁剪应力最大为51.1MPa小于容许应力剪应力〔τ）=144MPa，检算通过。
主力作用下，按照公式（4.2.1-7）纵梁换算应力最大为168.4MPa，容许值为264MPa，检算通过。
5.1.2横梁的强度检算
主力作用下，横梁弯曲正应力最大为285.5MPa小于容许应力（σw）=252MPa，检算通过。
主力作用下，横梁剪应力最大为97.5MPa小于容许应力剪应力〔τ）=144MPa，检算通过。
主力作用下，按照公式（4.2.1-7）横梁换算应力最大为275.4MPa，容许值为264MPa，检算不通过。主力作用下，加劲横梁为轴拉构件，正应力最大为49.2MPa小于容许应力（σ）=240MPa，检算通过。
5.2稳定性验算
主力作用下，按照公式（4.2.2-2）验算纵梁稳定性： M/Wa=165Ma，
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=216PMa，
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，检算通过。
主力作用下，按照公式（4.2.2-2）验算横梁稳定性：M/Wm=129MPa，
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=203.2MPa，
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，检算通过。
5.3挠度检算
通过便梁的整体空间模型计算可以看出，由于线位中心线相对于梁体中心线的偏载布置导致两根纵梁挠度差异较大。活载作用下远离线间侧纵梁跨中挠度为3.9cm，线间侧纵梁跨中挠度为5.48cm。按照跨度的1/400反算挠度容许值为6cm，计算值小于容
许值检算通过。
5.4牛腿检算
24mD型施工便梁横向间距为670mm，每座便梁共有37根横梁，横梁通过牛腿及节点板相连接。通过计算节点连接处剪力最大值为177.5KN弯矩最大值134.7KN*m。横纵连接处牛腿的受力形式为螺栓群在弯矩和剪力作用下受剪的构件，每个螺栓受力均为剪力，应按下式验算螺栓应力
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经验算距离形心最远处螺栓剪力为130558N，小于螺栓承载力
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=24640N，检算通过。
5.5支反力检算
经过检算主力作用下最大支反力为1267KN。
6 结论及建议
1）结论
（1）根据上面计算结果表明，结构横梁梁端处的换算应力不满足规范要求，需要对横梁进行加强处理。建议在距离横梁梁端40cm范围内的翼缘板内侧焊接10mm厚与横梁同材质钢板，对局部翼缘板进行加厚处理。对横梁加强后的模型进行了计算。主力作用下，横梁弯曲正应力最大为192.8MPa，小于容许应力〔σw）=252MPa；横梁剪应力最大为100.4MPa，小于容许应力（τ）=144WPa：横梁换算应力最大为240MPa，小于容许换算应力264MPa，检算通过。
（2）经过横梁加强后，D型便梁总体上强度、刚度、稳定性满足规范要求，但也接近规范值。
2）采取措施
（1）由于横梁上提导致结构整体的檳向刚度减弱，为了增加结构的整体性和稳定性，在纵梁两侧梁端、1/4跨、1/2跨、3/4跨增加5道横梁。
（2）为满足建限的要求，建议将施工便梁上牛腿S12进行更换，更换为S3构件。
（3）为保证横梁受力满足规范要求，在距离横梁梁端40cm范围内的翼缘板内侧焊接10mm厚与横梁同材质钢板，焊缝釆用10mm厚四周角焊缝，对局部翼缘板进行加厚处理。
（4）综合考虑现场安装条件和偏载较大等因素，选用周转次数较少的便梁进行改造加强，并在厂家的指导下进行安装。
（5）为了保证便梁结构不发生横向移动，设置横向限位装置，在支点桩顶部预埋工字钢作为横向限位装置。
（6）在施工过程中应加强便梁挠度的观测。
参考文献：
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