高速铁路制梁场台座设计

高速铁路制梁场台座设计

刘慧君

中铁十二局集团第四工程有限公司陕西西安710000

摘要：铁路工程与其他工程相比，一个显著特点是大型临时工程规模比较大。高速铁路建设中，制梁场因其临时占地面积大、造价高，是工程建设中最重要的大型临时工程。然而，目前开工在建高铁在梁场制梁台座设计上，各单位设计理念不一、差别较大。

关键词：高速铁路；梁场台座；设计

大同口泉制梁场位于山西省大同市南郊区口泉乡大路辛庄村，正线里程DK180+460+DK180+850线路右侧附近。距大同绕城高速公路入口5Km，距离208国道1.2Km。梁场占地面积102138㎡，共承担300孔双线简支箱梁的制梁任务（其中32m箱梁282孔、24m箱梁18孔），分布在智家堡跨御河特大桥及跨钰源煤炭集运站特大桥两座桥。梁场采用横列式布置，平面布置分为生活区、搅拌生产区、制存梁区、提梁机走行通道、喂梁区和钢筋加工区（见图1）。为确保架梁工期，制梁场设制梁台座7个，其中32m箱梁制梁台座6个，24m箱梁制梁台座1个，56个存梁台座（可双层存梁），其中32m存梁台座53个，24m存梁台座3个，静载试验台座1个，喂梁台座1个。

图1大同口泉制梁场布置图

1平面布局设计原则

制梁场分为生活、办公、制梁、存梁及配套服务等区域，各区域紧密连接，场内道路相通，方便运输，减少二次倒运及运输距离。生活区布局体现环保、人文、便于管理的特点；生产区钢筋制作、绑扎、立模、浇注、养护、拆模、初张拉、终张拉等施工作业层的布置为流水线设计，方便施工；存梁区中移梁、存梁、提梁布局合理，满足施工要求；配电室等危险区远离其它区域，减少安全事故隐患；生活区、生产区均设垃圾处理站和污水处理池；办公、生活、生产相互独立互不干扰；梁场与外界用围墙相隔，安全独立。梁场位于大同，制梁台座、存梁台座、拌合站及龙门吊基础基本上都处在岩石上，承载力较好。制梁台座和存梁台座基础采用扩大基础，并在梁场场区设置排水沟排除地表水及生活、生产废水，废水经过沉淀池沉淀后再排出场外。

2制梁台座的设计

2.1地基情况

该场坪范围内覆土为第四系坡残积（Ｑ4ｄｌ＋ｅｌ）黏土，覆土较厚区域雨季加载易沉降。下伏基岩泥质白云岩，三段（Ｔ1ｙｎ3）灰岩夹泥质灰岩，地表发育溶蚀洼地，区内无大构造穿越，场地较稳定。爆破后地基大多处在灰岩上，灰岩的基础承载力可达到700kPａ，承载力较好，不需要做桩基或其他处理，可直接在岩层上做扩大基础。制梁台座在挖方区域采用框架基础，基础为钢筋混凝土，制梁台座底部为框构型，0．4m高，在填方区域采用扩大基础，底部为整体式；上部都为纵向3道剪力墙，高度60ｃm，每道墙宽度为50ｃm，制梁台座采用Ｃ30钢筋砼。

2.2制梁台座结构

制梁台座由3道连续墙、地基板组成，总长32．6m，地面以上总宽度为4．40m，连续墙截面形式为500mm×600mm；地面以下地基板部分，截面形式为400mm×5400mm，制梁台座的设计如图2所示。

图2制梁台座设计图（单位：mm）

2.3制梁台座的受力机理

以预制通桥（2009）－2229－Ⅵ、Ⅴ预应力简支箱梁工况时制梁台座为计算对象，对制梁台座进行建模计算，其受力机理如下：由底模传下的混凝土荷载经工字钢直接传递至制梁台座地面以上部分连续墙上，地基板为片阀基础，承受集中荷载和自身重力荷载；荷载经地基板传递至地基；整个制梁台座是一个稳定的结构体系。

2.4台座受力简图

由台座受力简图（见图3）可知台座中间一道地基梁的受力大、台座两边两道地基梁的受力要小些，取台座中间受力最大的地基梁进行计算。对弹性地基的作用按照弹性约束考虑，基床系数的取值，根据地质情况，结合垫层设置情况，基床系数应在1．0×104～4．0×104kＮ／m3范围内，本设计取中密填实土4×104kＮ／m3，保守考虑连续梁及其倒梯形宽度取为1m，弹簧刚度k＝基床系数×梁宽度×节点作用区域（单元长度）＝40000kＮ／m3×1m×0．1m＝4000kＮ／m。计算截面取一道连续墙的倒Ｔ形截面，见图4。

图3台座受力状况（单位：mm）

图4计算截面简图（单位：mm）

2.5验算内容及结果

2.5.1连续墙计算

内力计算结果见表1。

表1计算所得最大内力

配筋检算。正截面受弯验算如下：

混凝土强度等级Ｃ30，轴心抗压强度ｆｃ＝14．331Ｎ／mm2，抗拉强度ｆｔ＝1．433Ｎ／mm2。

钢筋材料性能：抗拉强度ｆｙ＝300Ｎ／mm2，弹性模量Ｅｓ＝0．2MPａ。

弯矩设计值M＝890kＮ·m。

矩形截面，截面尺寸ｂ×ｈ＝500mm×1000mm，截面的有效高度ｈ0（下同）＝957．5mm。

正截面受弯配筋计算：相对界限受压区高度ξｂ＝β1／［1＋ｆｙ／（Ｅｓ·εｃｕ）］＝0．5500。

单筋矩形截面或翼缘位于受拉边的Ｔ形截面受弯构件受压区高度ｘ按下式计算：ｘ＝ｈ0－［ｈ02－2M／（α1·ｆｃ·ｂ）］0．5＝139．9mm≤ξｂ·ｈ0＝0．5500×957．5mm＝527mm。

纵向受拉钢筋截面面积Ａｓ＝α1·ｆｃ·ｂ·ｘ／ｆｙ＝343mm2。

相对受压区高度ξ＝ｘ／ｈ0＝0．1462≤0．5500。

最大配筋率ρ＝Ａｓ／（ｂ·ｈ0）＝0．698％。

最小配筋率ρmｉｎ＝mａｘ｛0．20％，0．45ｆｔ／ｆｙ｝＝mａｘ｛0．20％，0．215％｝＝0．215％。

Ａｓ，mｉｎ＝ｂ·ｈ·ρmｉｎ＝1075mm2。

实际配置钢筋为5根Φ20mm的螺纹钢，实际设计配筋面积：Ａ实＝1571mm2＞Ａｓ，mｉｎ＝1075mm2。

纵梁受弯斜截面验算如下：当0．7ｆｔ·ｂ·ｈ0＝480．2kＮ≥Ｖ＝395．0kＮ且ｈ＞800mm时可按构造要求配筋，即箍筋最小直径Ｄmｉｎ＝8mm，箍筋最大间距ｓmａｘ＝400mm。

据上计算得到配筋图如图5所示。

图5连续梁配筋图（单位：mm）

2.5.2地基计算

根据上面的计算得到土体的反力，比较得工况2时最大土体压力为186kPａ。根据梁场制梁台座地基处理方案，要求垫层承载力特征值不小于200kPａ，垫层下持力层为填土垫层，承载力超过200kPａ，地基承载力满足设计要求。

3结论

由上述分析计算可知，制梁台座结构受力、变形可满足要求，制梁台座下地基承载力和沉降满足要求。

参考文献：

[1]刘学忠.高速铁路制梁台座设计方案研究[J].山西建筑，2013，15：134-135.

[2]赵茜.高速铁路预制梁场选址问题研究[D].西南交通大学，2014.