大跨度斜交（精选三篇）
大跨度斜交 篇1
关键词：大跨度斜交,地道桥,最大顶力
顶进施工法是利用顶进设备将预制的箱型构筑物逐渐顶入路基, 构成立体交叉通道的施工方法。该施工方法对铁路运输干扰时间短, 不中断行车, 能保证铁路正常运营, 同时能保证路基完好和稳定, 且方法简便, 安全可靠, 施工时间短, 质量也能得到保证, 因此被广泛用于地道桥, 箱型桥和涵洞工程。为适应地方公路建设和发展, 大跨度斜交地道桥, 已经越来越广泛应用于工程建设中, 那么顶进的地道桥对“就位”质量控制也至为关键。本文分析了大跨度斜交地道桥的顶力, 高程控制, 方向控制等技术研究和调整措施。
1 最大顶力和配置千斤顶
1.1 桥体最大顶力
其中:PMAX为最大顶力, N1为箱体顶板上荷载 (包括线路加固材料) , N2为箱体自重, f1为桥涵顶上表面与顶上荷重的摩擦数, (涂石蜡为0.17~0.34, 涂机制油调制的滑石粉浆为0.20) , f2为桥底板与基底土摩擦系数 (一般取0.7~0.8) , f3为桥涵两侧土摩擦系数 (一般取0.7~0.8) , E为桥涵两侧土压力, R为刃角正面阻力, A为刃角切土的面积, K为保证系数1.2。
1.2 配置千斤顶
千斤顶的配置应按额定顶力的70%计算, 那么千斤顶数n为:n*k*Pi≧PM AX式中:n为千斤顶数量, Pi为单个千斤顶的额定顶力, k取0.7。
2 桥体顶进时的高程变化分析及调整措施
2.1 桥涵顶进中的受力
桥涵箱体在顶进的过程中所受外力近似如图1所示。
对b点取平衡力矩分析:
∑Mb=MPMAX-ME-MP1-MN1-MN2-MP2-MR+MPv由于Pv=N1+N2, 对b点来说是平衡力矩, 因此对b点没有影响。因此, ∑Mb=MPMAX-ME-MP1-MP2-MR=MMAX*Z-P1*h-E*h/3-MR-P2*Z1在正常顶进时PMAX大于P1, PH, P2, R, 所以始终是∑M b>0, b处始终只有向下的力矩, 这就是顶进的过程中容易扎头的真正原因。对于顶进中的箱体, Z值增大, ∑Mb增大;当增大R, P2, z1值时, ∑Mb减小, 使桥体加大抬头力矩, 甚至大于扎头力矩, 但阻力过大会使PMAX也随之加大, 必须增加顶进设备, 也要防止箱体局部受力过大而产生破坏。
2.2 桥体顶进中高程调整的措施
1) 要使入土的桥体形成扎头趋势, 只需在刃角和底刃角处加大取土量, 形成超挖, 即使R, P2, Z1值减少即可。
2) 要使桥体箱涵形成抬头的趋势, 需增大R, P2, Z1值时, 使刃角和底刃角处加大吃土量, 形成较大的抬头力矩, 利用底板的船头坡, 压土而起, 但不可操之过急, 以免顶力迅速增大而破坏桥涵箱体。
3) 当顶进的桥涵箱体距就为位置的距离短而且扎头现象严重时, 应及时使用低强度的片石混凝土如C15级, 制作过渡段。当混凝土3天后强度达到标准强度的40%左右, 即可顶进, 顶进时应把片石混凝土顶碎, 使混凝土和土体一起随底板前进为宜。把片石混凝土过渡段顶碎后, 下面土体会随破碎的混凝土一起前进, 填充桥涵底板与破碎混凝土间的空隙。
3 桥体的方向变化研究及调整措施
3.1 桥涵箱体的平面受力分析
如图2所示, 桥涵箱体的平面受力分析, 斜交箱体的顶进方式为“斜桥正顶”, 在底板处要加设三角块, 以形成与顶进方向垂直的平面。笔者参与顶进的多个大跨度斜交箱涵时, 发现箱体会出现整体顺X轴偏移的现象。这是由于顶力通过三角块传递到底板前端时, 会出现一个小的“三角形区”作用, 如图3所示。
由于前部底板的小“三角形区”的重心位于2/3处, 对“三角形区”中心取矩, 可得∑M左≈2∑M右。底板所有的“三角形区”重心力矩迭加就会形成一个顺时针力矩, 使箱体轴线向右侧有个小偏移, 经过几次顶进继续迭加, 箱体会出现明显向右侧偏移。
另外现在大跨度斜交箱体的出土, 基本由挖掘机完成, 如图2所示, 箱体的左右刃角处的挖掘机工作区域不一致, 左刃角取土时挖掘机位于钝角, 工作区域较大, 而在右刃角处取土时挖掘机位于锐角, 工作区域较小, 甚至会出现盲区, 使右刃角会顶在土体上, 受到很大的土抗力, 形成支点。由于两侧刃角附近出土不一致, 会使整个箱体出现一个顺时针力矩, 而向右侧偏移。
3.2 桥涵轴线的纠偏措施
1) 保证两侧刃角的取土情况基本一致, 以免右刃角处受到较大的土抗力, 造成顺时针力矩。2) 及时根据轴线的测量结果, 调整左右两侧千斤顶的顶力情况和出土情况。如轴线偏右则加大右侧顶力, 并使左刃角和左侧底刃角减少出土, 增加土抗力, 造成支点, 使右侧千斤顶获得较大力矩, 进行纠偏。反之亦然。3) 在底刃角出土时, 左侧吃土量应略大于右侧, 防止底板前部因“三角形”的情况迭加而产生向右侧偏移。4) 轴线偏移较大时, 应以纠正箱体前部轴线方向为主, 因为前部轴线方向即为箱体的运行方向。
4 工程实例
以浑榆线2#地道桥为例, 该桥位于浑榆线K4+18.2处, 连接沈阳市胜利大街延长线和苏家屯雪莲街。桥轴线与线路斜交52.5°。箱体顺铁路方向斜宽57.856米, 箱体全高11.7米, 顺道路方向主体长8.7米。经计算最大顶力为5442吨, 箱体自重为5450吨, 最大顶力与箱体自重基本一致。箱体入土后选用顶力为400吨的千斤顶20台, 加上左右两端纠偏千斤顶4台, 共24台, 对称布置。该地道桥顶程为34.61米, 路基为高路基, 箱体的高宽比大于0.7, 在顶进开始就产生了起步“扎头”, 随即又在箱体滑板前接长了3米的片石混凝土过渡段, 坡率为1%。经过调整, 箱体在入土前高程和轴线方向良好。箱体入土顶进3米后即发生了向右侧移, 施工人员随即改变了出土方案, 加大右侧顶力, 右侧底刃角和刃角加大取土量, 而左侧则减少取土量, 以期利用左侧土体形成支点, 造成右侧力矩加大, 经过随顶随测量, 发现纠偏效果良好, 本桥就位后测量结果均满足规范要求。
参考文献
[1]潘言瑜.顶进桥涵的顶镐设置方法[J].西部探矿, 2002.
大跨度大空间建筑火灾扑救对策 篇2
关键词：大跨度大空间建筑;火灾扑救;处置对策
近年来，随着经济社会的快速发展和城市建设步伐的不断加快，大跨度大空间结构成了大型企业厂房的主要结构形式。由于这种建筑形式具有结构简单、施工方便、内部空间大，特别是投资少且投资周期短等许多优点，越来越受到投资者的青睐。但这种建筑在消防方面，特别是在火灾扑救方面存在许多难点，一旦发生火灾，极易造成大面积燃烧和重大财产损失。
一、大跨度大空间建筑的定义与分类
（1）定义。大跨度大空间建筑是指主要由柱、梁、板、外墙四部分组成，梁和柱是建筑物的主要承重构件，所有承重墙（柱）之间单跨宽度60米以上或单个防火分区5000平方米以上且净空高度8米以上的建筑。（2）分类。大跨度大空间建筑，根据建筑物的用途可分为民用建筑和工业建筑;根据建筑物的材料可分为钢筋混凝土结构、钢结构和混合结构。
二、大跨度大空间建筑火灾特点
（1）可燃物多，火灾荷载大。目前，大跨度大空间建筑已广泛应用于工业厂房、体育场馆、大型商（市）场、仓储等，此类建筑内可燃物品多，空间大，一旦发生火灾，火势猛烈，温度高，烟雾浓，火灾荷载大，蔓延速度快，扑救难度比较大。（2）建筑规模大，火势蔓延快。大跨度大空间建筑单体建筑面积小的数千平方米，大的数万平方米，内部具有较大的空间，空气流通好。发生火灾时，火势可迅速向四周蔓延，燃烧猛烈，极易产生强大的热气流形成大面积燃烧。（3）作战纵深长，内攻困难。由于建筑空间大，内部障碍物多，通道多狭长、错位布置，由两侧进入内部实施堵截难以形成合力;加上火场烟雾浓重，通常火场内能见度小于3米，强光手电等照明工具难以发挥作用，深入内部的作战人员只能摸索前行，内攻战斗难以长时间坚守。（4）燃烧时间长，建筑易塌坍。大跨度大空间建筑多采用钢结构，火灾中，当温度升至350摄氏度、500摄氏度、600摄氏度时，钢结构的强度分别下降1/3、1/2、2/3。在全负荷情况下，钢结构失稳的临界温度为500摄氏度。此外，钢构件受高温作用后，受火场用水影响，钢结构冷热聚变，受热膨胀，遇冷水后会急剧收缩。
三、大跨度大空间建筑火灾扑救对策
（1）仔细侦察火情，判明火场信息。初到场力量应迅速组织人员进行火情侦察，首先通过询问报警人、单位内部人员及其他知情人员了解火场情况，主要了解起火部位、起火时间、内部燃烧物、储存物品等情况;进入火场内部进行侦察时，必须全身防护，佩戴空气呼吸器，携带强光手电、破拆工具，并铺设发光照明线作为引导，应规定好进出联络信号。进入火场内部侦察时，必须要用水枪进行掩护，可以边进攻边侦察。（2）全面搜救人员，安全疏散受困群众。在扑救大跨度大空间建筑火灾时，如有人员被困，必须贯彻“救人第一、科学施救”的指导思想，一切灭火战术措施要围绕救人展开。根据现场实际情况，及时成立多个搜救疏散小组，要做好人员防护，携带好救助、照明等相关器材，要以最快时间疏散、抢救遇险人员。（3）积极扑救火灾，控制火势蔓延。先期力量到场后，前方指挥员要根据火场侦察情况，首先准确确定火场主攻方向，要强化内攻意识，坚决贯彻强攻近战措施，积极实施内攻。重点对建筑承重钢梁柱、屋架等构件进行冷却保护，防止结构变形倒塌。（4）强化排烟措施。加强排烟散热是保证内攻有效性和安全性的重要措施，因此，应将排烟散热作为大跨度大空间建筑火灾扑救的首要任务。及时在下风方向开辟排烟散热通道，打开下风及侧下风方向所有出入口的大门和窗户，充分利用建筑的开口部位进行自然排烟散热，充分利用移动装备排烟，为灭火进攻创造条件。（5）确保火场供水不间断。建筑处于大面积燃烧阶段时，扑救火灾需要较大的用水量，现场指挥员要根据火场作战区域划分及用水量，进行科学的火场用水量估算，确定火场供水方案并安排专人负责落实。一般以参战中队为作战单元进行车辆作战编组，分别形成各自的供水作战区域，合理分配使用水源，并采取符合火场实际的供水方法，组成多条稳定有效的供水干线，尤其要保障好主攻方向的用水量。（6）及时启动应急联动机制，加强联动保障。消防支（大）队要主动与当地的政府应急部门联系，及时快速启动应急联动方案，使相应的应急部门第一时间赶到现场，协助灭火救援。当火灾现场所处地区属于消防水源不足地区，要及时与政府应急部门联系，迅速调动环卫等相关部门的应急供水车辆及时到达现场，为灭火救援现场提供可靠的灭火水源保障。当建筑发生大面积燃烧，需要破拆来进一步进行灭火时，要提前通过应急联动机制调集挖掘车、叉车、铲车、凿岩车等大型工程机械设备进行现场破拆，为灭火救援创造条件。当建筑为生产、储存易燃易爆、有毒害的危险化学品厂房或库房时，要及时通过应急机制调动安监、环保、医疗等相关部门到达现场，进行现场指导和救治人员。当火灾发生在人员密集区，应根据现场的实际情况，适时调动公安、交通、供电、医疗、市政等城市应急部门到达救援现场，协助维护现场秩序，提供应急供电、交通运输、医疗救护等方面的保障。
参考文献：
[1] 《消防战训工作的改革与发展》？伍和员？东南大学出版社2008.10
大跨度斜交 篇3
关键词：大跨度斜交框架,顶进,多跨D型便梁,支点转换法
1工程概况
广深铁路一直被誉为“不是国际线的国际线”,有着特殊的意义,其广深四线下李朗DK3+619 1-18.0 m框架是整个广深四线工程的关键控制工点之一。该框架位于圆曲线及缓和曲线上,采用分节折线布置,每节长7 m,共分27节,全长189.78 m。该框架下穿外包线(广州侧入口)、编组场机走线Ⅰ线、Ⅱ线(中部)及广深Ⅲ线(深圳侧出口)共计四股道,框架桥中心与外包线斜交61°,与编组场机走线斜交56°,与广深Ⅲ线斜交46°,设计采用斜交正做。框架内横向布设有三条铁路线路,外部尺寸为:20.0 m×12.3 m,框架边墙厚18 m,顶板厚1.6 m,底板厚2.5 m,每节框架重达1 943 t。外包线处覆土厚为5.13 m、机走线处覆土厚为7.19 m、广深Ⅲ线处覆土厚为1.37 m。
2施工方法确定
2.1 下穿外包线框架施工方法
该段框架垂直跨度21.6 m,与外包线斜交61°、覆土厚度5.13 m、施工时列车运行限速60 km/h,传统的架空明挖顶进根本无法满足其施工条件。经多次技术方案比较,最终决定采用荣获广铁集团科技进步奖的“桥式盾构法”进行该处框架的顶进施工。
2.2 下穿机走线施工方法
为确保工期目标的顺利实现,经与编组站多次协商,最终决定该处采取挖孔桩挡土、轮流封锁机走线一股道、明挖现浇的方法进行框架施工。
2.3 下穿广深Ⅲ线框架施工方法
1)考虑到框架与广深Ⅲ线斜交46°、覆土厚度只有1.37 m、施工时列车限速60 km/h等因素,其主跨架空跨度要求必须大于31.6 m、副跨架空跨度要求必须大于14.7 m。针对于其框架的具体情况,经综合技术比较,最终决定采用多跨D型便梁支点转换法进行顶进施工。即采用多跨D型便梁架空线路,框架顶进时,利用支点转换法将D型便梁上的受力支点从挖孔桩支墩逐步转换到支点转换梁上,然后破除主跨中间的挖孔桩支墩,将框架顺利顶进就位。
2)该方法具有行车安全有保证、施工成本较低、可操作性强、顶进速度较快等优势,适用于跨度大、顶程长、覆土较薄的施工状况,架空线路所采用的D型便梁是厂家定型产品,具有配件齐全、拼装方便、可靠度高等优点,设计架空后列车行驶速度可超过60 km/h。其不足在于施工中技术要求较高,框架顶进方向及水平控制难度较大,因此要求采取有效措施以确保施工安全,及时纠偏以确保顶进方向及水平情况良好。
3多跨D型便梁支点转换法施工技术要点
3.1 多跨D型便梁架空线路
该方法采用挖孔桩作支墩,为满足主跨和附跨架空的要求,根据现场的实际情况确定其主跨为两跨D16便梁,跨与跨之间加设P503+2扣进行连接,以提高便梁的整体受力性能。副跨采用RSJⅠ610工字钢作纵梁,Ⅰ32b工字钢作横梁,每两根枕木间穿一根工字钢横梁;纵梁与横梁采用U形螺栓连接,同时在钢轨下面设置橡胶绝缘垫板,防止出现“红光带”;横梁与基本轨采用K形扣板固定(见图1)。
3.2 设置支点转换梁
支点转换梁是支点转换法施工的关键,为满足支点转换和框架顶进的要求,必须不断优化支点转换梁的设计,使其同时满足受力大、变形小、结构简洁、整体性好、操作方便、顶进阻力小、防止线路移位等多项相互制约的复杂要求,技术要求严格。
1)经结构受力计算,采用6片Ⅰ45C工字钢作为支撑梁,以增加刚度,减小变形;悬臂端加设3根外径40 cm、壁厚8 mm的钢管支撑,同时采用工字钢将支撑梁焊接成为一个整体,从而大大增加结构承载力,减小结构变形,确保行车平稳(见图2);
2)检算资料:支撑梁采用450工字钢,支撑梁下设置有ϕ400 mm钢管斜撑,支撑梁间距4.0 m,每组4片,埋入框架内2.5 m,悬臂长度L=2.0 m,不考虑斜撑作用,按支撑梁悬臂受力进行检算,偏于安全。临时挖孔桩被破除时支撑梁受力最大,按此状态对支撑梁进行检算。
弯矩计算:
q=q静+(1+μ)q活=19.8+1.23×149=203.1 kN/m。
荷载计算:
P=ql/2=203.1×4.0/2=406.2 kN。
弯矩计算:
Mmax=PL=406.2×2.0=812.4 kN·m。
应力检算:
σmax=Mmax/W=812.4×103/(4×1 533×10-6)
=132.5 MPa<[σ]=150 MPa。
挠度检算:
允许挠度:列车限速45 km/h,纵梁允许挠度[f]按L/400考虑。
最大挠度:fmax=PL3/3EI=406 200×2003/(3×2.1×107×34 950×4)=0.37 cm<[f]=200/400=0.5 cm,故检算合格。
3)滑道采用横向布置的Ⅰ45C工字钢和枕木,以方便施工操作;
4)上、下滑板采用δ=5 mm的不锈钢板包裹δ=20 mm的厚铁板制成,以防止滑板变形;上滑板的外观尺寸为50 cm×50 cm×2.5 cm,并与D型便梁连接好,下滑板的外观尺寸为300 cm×50 cm×2.5 cm,以便于人员操作;
5)经试验合格采用聚乙烯四氟板作滑块,该材料主要用作盆式橡胶支座内的承压板,有很强的承压能力,其接触面具有较小的摩擦系数,可有效减小顶进阻力。
3.3 支点转换
1)当首节框架前端的支撑梁完全伸入中间两跨D型便梁下端时,安装好支点转换梁,使D型便梁中间的受力支点从挖孔桩支墩转移至两侧的支点转换梁上,使中间的挖孔桩支墩完全不受力。
2)当框架顶进至中间挖孔桩支墩位置时,挖孔桩支墩成为框架顶进的障碍,先采用炮机破除挖孔桩支墩,再由人工利用风枪将其清理干净,再由挖机清理挖出。
3)此时D型便梁的中间支点已完全由挖孔桩支墩转换为支点转换梁,实现支点转换。
3.4 框架顶进施工
1)正式顶进前,先进行试顶,检查油压系统和后背情况,检查油顶摆放位置是否正确、传力柱轴线是否与顶进中心线平行等情况。
2)顶进作业利用列车间隔进行,列车通过时严禁进行顶进作业。
3)框架采取中继间法顶进,根据设计最大顶力经计算在后背处及每个中继间处各布置12台320 t千斤顶,顶进过程中根据其实际顶力大小适当增减油顶数量。
4)合理安排顶进设备,在每一排中继间应采用同一厂家生产的同一类型的千斤顶及油泵,保证其受力均匀,以便于顶进控制、提高顶进设备效率。
5)顶进过程中将传力柱与滑板上的预埋铁板焊接好,防止传力柱过长起拱,对于变形严重的顶铁进行更换,部分变形的顶铁进行调直。当顶进长度过长时,在后背梁前浇筑C40速凝混凝土顶进后背,以尽量缩短传力柱长度,减小顶距,防止传力柱过长拱起而影响施工。
6)因框架净空较大,故顶进挖土采用EX-300挖掘机进行开挖,人工配合清底修坡,顶进挖土进尺控制在0.5 m范围内,做到随挖随顶,以确保施工安全。
7)框架采用支点转换法穿越广深Ⅲ线后,继续顶进,最终顶进到位。
4结语
既有铁路线下桥涵顶进施工难点就在于如何保证顶进施工中既有线路的运营安全,特别是在线路及地质条件复杂困难地段。本工程实施过程中,根据工程施工现场具体情况,采用支点转换法顶进框架,降低了施工风险,成功地完成了框架顶进,取得了良好的社会和经济效益,从而保证了广深高速铁路在架桥顶进施工过程中的运营安全,其取得的成功经验、思路和做法可供类似工程借鉴。
参考文献
[1]中华人民共和国铁道部.铁路桥涵工程施工质量验收标准[M].北京:中国铁道出版社,2004.
[2]交通部第一公路工程公司.公路施工手册——桥涵[M].北京:人民交通出版社,2000.
[3]铁道部第三工程局.铁路工程施工技术手册——桥涵[M].北京:中国铁道出版社,1992.