铁路T梁制存梁场大型临时工程设计研究

吕磊涛(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安　710043)



铁路T梁制存梁场大型临时工程设计研究

吕磊涛
(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安710043)

摘要:铁路T梁制存梁场设计是铁路施工组织大型临时工程设计的重中之重。本文对T梁场选址、平面布置、关键参数确定、主要土建结构物设计等梁场大型临时工程设计相关因素进行了研究，对T梁场制存梁台座数量及匹配、制存梁台座基础设计予以了重点分析，计算得到了不同制存梁台座宽度与基底应力之间的关系，得到的数据可作为经验数据用于梁场设计。同时，针对目前铁路梁场设计中存在的问题，提出了具体指导建议，以求达到技术先进、经济合理、安全适用的梁场设计目标。

关键词:铁路T形梁制存梁场大型临时工程设计

在250 km/h以下客货共线铁路中，由于T梁优势明显仍将被大量使用。作为重点大型临时工程之一的T梁制存梁场设计，对铁路建设的工程进度、施工组织设计、工程质量、投资控制、节约用地、环境保护等起着至关重要的作用。然而在T梁制存梁场设计中，设计人员往往根据类似项目设计和施工的经验，确定梁场选址及规模，而缺乏合理的分析比较和科学的计算，容易造成工期延长及投资增加［1］。本文从设计角度对制存梁场规划、土建结构设计等进行了详细的论述，同时结合目前梁场设计中存在的问题，提出梁场设计的具体建议。

T梁制存梁场设计包含规划设计和土建结构设计两大部分，规划设计包含梁场选址、平面布置、关键参数(梁场规模及制梁速度、制存梁台座数量及匹配等)确定等［2］，土建结构设计主要包括制梁台座、存梁台座等设计内容。

1　 T梁制存梁场规划设计

T梁制存梁场主要由制梁区、存梁区、保障区、铁路岔线和场内线路组成。具体包括场地硬化、土石方、砌筑工程、制存梁台座工程，混凝土集中拌合站、给水管路、铁路岔线、轨道(含龙门吊走行轨)、电力线路(10 kV)、生活房屋、临时用地恢复等。

1.1梁场选址考虑的因素

1)力求节约用地、少占农田并尽可能减少拆迁。

2)水文地质条件好，地形平坦，土石方工程和基础处理较少。

3)附近宜水源充足、电源稳定、通信良好，并靠近当地料源。应尽量与既有铁路、公路或施工便道相连，以方便大型设备和材料进场。

4)T梁梁场供应半径双线不宜大于200 km，单线可根据情况适当大一些。

5)当条件允许时，最好和铺轨基地合二为一，以提高铺架速度。

6)尽可能利用车站和其他铁路永久用地，或设在地方规划或工程规划中的永久建设用地上，以求永临结合。

7)应考虑防洪、排涝等要求，以确保施工安全。

1.2平面布置

制梁区、存梁区、保障区、铁路岔线和场内线路平面可按纵列式或横列式布置。制梁台座宜采用横向并排、纵向错列布置。具体选择哪种方案需要综合考虑梁场规模、工艺和梁场大型设备因素，力求工艺流程合理、结构紧凑。存梁台位的设置可选择在岔线一侧或两侧，具体应依据梁的类型、孔数，并结合架梁次序予以安排。

1.3关键参数的确定

1.3.1梁场规模及制梁速度

梁场规模与其生产能力、架梁进度密不可分。梁场的规模和生产能力应能满足架梁的进度要求。制存梁场设计规模应结合建设项目的预制梁工程量、工期要求、施工组织、制梁能力、存梁时间等因素，进行技术经济比选，适当偏大。其中，制梁能力应根据架梁工期、架梁能力等确定。当采用线上运梁方式时，制存梁场生产规模的供应半径宜为150～200 km。运梁限速拟为临近架桥点限速5 km/h，中间段限速15 km/h，长钢轨段限速30 km/h［3］。在一般情况下，一台架桥机每天可架梁6～8片，制梁速度每天不低于6片(线上运梁)。

1.3.2制梁台座数量

制梁台座数量设计时原则上应根据施工组织设计及工期安排确定，也可参考式(1)［4］计算，并按施工组织设计作必要调整。

式中:N1为制梁台座数量，个;η为每日预制T梁数量，片/d;T1为预制每片T梁占用单个制梁台座时间，d/片。T1宜取3～4 d/片，如采用蒸汽养护，时间可适当缩短。

1.3.3存梁台位数量(长度)

存梁台位数量应根据项目总工期和铺架工期，结合T梁的制梁周期及存梁周期，分析预制量、供应量以及存储量之间的关系来确定，宜尽量考虑双层存梁。采用通长形式存梁台位时总长度可按式(2)计算。

式中:N2为存梁台位长度，m;T2为每片T梁占用存梁台位时间，d/片;B为每片T梁单层存放占用滑道长度，m;K为存梁系数，单层存梁取1，双层存梁取0.6～0.7。

公式(2)中T2一般≥45 d。B = 2×(a + b)。a为每片梁顶宽;b为梁间最小净距，b宜取0.4～0.6 m。

按《铁路混凝土防水层技术条件》(TB/T 2965—2011)要求，T梁需要在存梁台座单层存放最少28 d(终张拉14 d +保护层养护14 d)，才能够作为双层存梁的下层存放［5］。

存梁台位数量除按式(2)计算外，还须按式(3)计算出按运架梁计划确定的存梁台位长度。最终实际需要的存梁台位数量取两者的最大值。

式中:N3为按运架梁计划确定的存梁台位长度，m;θ为累计存储的T梁数量，片。

θ=max(Σ梁场分月累计预制的T梁数量－Σ梁场分月累计供应的T梁数量)=maxΣ梁场分月累计储存的T梁数量。

1.3.4制、存梁台座匹配

按平均制架梁进度初步确定制、存梁台座数量后，还应按照桥梁的里程分布情况从施工组织角度进一步验证制、存梁台座的匹配程度，一般做法如下:

1)按照铺架工程量确定总铺架工期;

2)通过建模计算在满足铺架工期的情况下，选择最经济合理的台座匹配，还要结合具体项目临时用地和单个制、存梁台座的工程造价来综合分析［6］。

2　 T梁制存梁场主要土建结构设计

T梁制存梁场主要土建结构物包括制梁台座、存梁台座等，宜采用以概率理论为基础的极限状态设计法，其设计可依据建筑或铁路规范。

2.1制梁台座

考虑到T梁制、存梁台座是临时工程，一般不是特殊地质情况下不进行沉降检算［7］，只进行基底应力检算。制梁台座设计荷载包括T梁结构自重、模板重量、台座自重以及施工荷载，超载系数取1.1。下面以32 m T形梁(图号［2012］2101)为例进行基底应力检算分析。

32 m T梁自重约1 422 kN，模板自重530 kN，施工荷载取180 kN。梁长32.6 m，制梁台座基础长按34 m设计，32 m T梁制梁台座1/2示意如图1。

图1　32 m T梁制梁台座1/2示意(单位:cm)

制梁台座结构及基础按极限状态最不利工况进行设计，即梁体浇筑完毕尚未张拉时，设计荷载均布于制梁台座上。以此工况建立数学模型，进行制梁台座基底应力检算。

设一般两端加强区域的长度为5 m，宽度为W，混凝土按重度25 kN/m3计，则台座基底应力公式为

总荷载=(梁自重+模板自重+施工荷载+

台座自重)×超载系数=

{ 1 422 + 530 + 180 +［(34－10)×1.6×0.45 +

10×0.8W］×25}×1.1 = 2 820.4 + 220W

台座基底应力=(2 820.4 + 220W)/(10W + 24×1.6)

根据不同的设计宽度W，可以计算出不同的基底应力，绘出台座宽度与基底应力之间的关系曲线，如图2所示。

在T梁张拉情况下，由于T梁会产生上拱徐变造成台座受力发生变化，按极限状态最不利情况进行设计，即台座上混凝土梁张拉完毕尚未提梁时，T梁结构自重荷载集中作用于制梁台座两端，则

台座基底应力=(1 564.2 + 220W)/(10W)

根据不同的设计宽度W，可以计算出不同的基底应力，绘出张拉状态时台座宽度与基底应力之间的关系曲线，如图3所示。

图2　制梁台座宽度与基底应力关系曲线

图3　制梁台座宽度与基底应力关系曲线(张拉状态)

图4　存梁台座横断面(单位:cm)

以上计算结果仅为简化计算，具体结构尺寸可根据实际情况调整。在一般地质情况下，只需根据地基承载力设计制梁台座宽度即可。如遇软土、冻土等特殊地质情况，应根据地基承载力情况首先进行地基处理，提高基底承载力后再进行荷载检算［8］。

2.2存梁台座

存梁台座设计荷载包括T梁结构自重、台座自重等，荷载集中作用于两端支承垫石(垫梁)上，存梁台座按两端承重设计，超载系数取1.1。

存梁台座按每片梁每端占用3 m长台座计算，横断面示意如图4。台座底宽设为W，根据不同的设计宽度W，可以计算出不同的基底应力，绘出存梁台座宽度与基底应力关系曲线，如图5所示。

图5　存梁台座宽度与基底应力关系曲线

同制梁台座一样，在一般地质情况下，只需根据地质条件设计存梁台座两端宽度即可，如选址处地质条件较差，可以采取相应的地基处理措施提高基底承载力后再进行荷载检算。

3　目前梁场设计存在的问题及建议

3.1梁场设计存在的问题

1)由于铁建设［2007］152号文《铁路建设项目预可行性研究、可行性研究和设计文件编制办法》对铁路梁场设计各阶段出图范围、设计深度要求方面不太具体，造成各设计院图纸五花八门，差异较大。“189号文”虽然对制存梁场选址原则和台座计算提出了相对具体的要求，但没有阐述如何进行台座基底应力检算，在梁场具体设计过程中仍有所欠缺。

2)在制存梁场规模方面，设计单位一般是根据正常施工组织设计，按照平均制架梁进度确定制、存梁台座数量及梁场规模，但到了现场实施阶段，施工单位往往会根据现场施工难度和以往的施工经验，结合工期及可利用的施工机具数量自行调整，灵活掌握，容易造成现场实施规模与设计规模不一致。

3)在重视程度方面，考虑到梁场为大型临时工程，设计时经常按经验设计，以致选址随意，规模失当，投资浪费。

3.2梁场设计的建议

1)在可研阶段，尽管“152号”制存梁场设计不要求附图，本文建议设计单位根据初测的勘察资料，结合以往类似项目的设计经验，绘制简单的梁场平面布置示意图，估算出梁场规模和工程数量，尽量在可研阶段做到估算合理，规模适当。

2)在初步设计阶段，要完成制存梁场的总体布置和初步设计。由于梁场作为大型临时工程初设批复后基本不可能追加投资，因此为了避免施工图设计阶段由于地质情况等发生变化增加投资，建议设计单位在定测期间进行少量勘探，直接按梁场施工图设计深度进行台座基底应力检算，这样可以缩短梁场施工图设计周期，有效控制梁场造价。

3)在今后梁场设计时，建议勘察设计人员要严格按照“152号文”和“189号文”进行梁场设计，要根据项目总工期，结合工程量、材料供应、运输与地形条件等，确定建设位置、建设标准、平面布置和规模，合理计算确定制、存梁台座数量及匹配，结合台座宽度进行台座基底应力检算，准确编制梁场概算，避免出现选址不当、规模失控和投资浪费。

4　结语

本文从设计角度对T梁场选址、平面布置、关键参数确定、主要土建结构物设计等梁场大型临时工程设计进行了研究，对T梁场制存梁台座数量及匹配、制存梁台座基础设计予以了重点分析。计算得到不同制存梁台座宽度与基底应力之间的关系，得到的数据可作为经验数据指导梁场设计，并结合目前铁路梁场设计中存在的问题提出了具体建议。

参考文献

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［2］中华人民共和国铁道部.TZ 321—2009铁路后张法预应力混凝土梁制梁场建设技术指南［S］.北京:中国铁道出版社，2009.

［3］张立青.重载铁路简支T梁制存梁场建场技术研究［J］.路基工程，2011(6):103-105.

［4］中华人民共和国铁道部.铁建设［2008］189号铁路大型临时工程和过渡工程设计暂行规定［S］.北京:中国铁道出版社，2008.

［5］中华人民共和国铁道部.TB/T 3043—2005预制后张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件［S］.北京:中国铁道出版社，2005.

［6］李艳茹.预制存梁场建设规模优化与内部布局问题研究［D］.成都:西南交通大学，2013.

［7］马绍辰.铁路制存梁场大临工程设计问题研究［J］.铁道标准设计，2015，59(6):84-88.

［8］张建慈.软弱地基铁路T梁预制台座基础设计［J］.筑路机械与施工机械化，2012(4):81-82.

(责任审编孟庆伶)

Design Study on Large Temporary Works as Fabricating and Storing Yard of Railway T-shaped Girders

LV Leitao

(China Railway First Survey and Design Institute Group Co.，Ltd.，Xi'an Shaanxi 710043，China)

Abstract:T he design of large temporary works as fabricating and storing yard of railway T -shaped girders is the key to railway construction organization.In this paper，T -shaped girder yard location selection，layout，determination of the key parameters，and main civil structure design were studied.Also，the quantity and matching of T -shaped girder manufacturing tables，and the design of girder manufacturing table foundation were analyzed.T he relationship between pedestal width and foundation stress was calculated.T hese data may be used for the future design as empirical data.T he current problems of railway girder fabricating and storing yard were proposed and related suggestion was given to achieve the goal of advanced technology，reasonable economy and safety.

Key words:Railway;T -shaped girder;Girder fabricating and storing yard;Large temporary works;Design

作者简介:吕磊涛(1982—)，男，工程师。

收稿日期:2015-08-13;修回日期:2016-01-05

文章编号:1003-1995(2016)03-0058-04

中图分类号:U445.47+1

文献标识码:A

DOI:10.3969/j.issn.1003-1995.2016.03.14