跨下

轨束梁在现浇梁跨下预留行车通道施工中的技术应用

摘要：现浇梁跨下预留行车通道施工在桥梁施工中非常常见，由于预留行车

通道跨度大、上方现浇梁时荷载重，通道处支承梁普遍采用大型工字钢梁设计，

而市面上大型工字钢极难租赁，迫使施工单位为了满足一次使用而不得不新购大

型工字钢，用后又以钢材废品处理，一次全额摊销购置成本，造成施工费用成本

的极大浪费。寻找节约、安全、高效的支承梁施工工艺成为施工企业控制项目成

本的重要环节，随着铁路重型轨道的快速推广，重型轨道的租赁越来越便利，钢

轨抗弯性能的获得与自身重量之间的使用性价比有了大幅提高，施工中采用轨束

梁等效代替大型工字钢梁具备了很强的可行性。

关键词：轨束梁；现浇梁；跨下预留行车通道施工

TheTechnicalApplicationofTrackBeamsintheConstructionofPrerved

LanesPassagewayUnderIn-SituBeams

XiongWenanLiuqiang

Abstract:Itisverycommoninbridgeprojectthatprervedlanesareconstructed

underin-situbeams,duetolargespanofprervedlanesandheavyloadofin-situ

beams,largeIbeamdesignisusuallyadoptedforsupportbeamsinthepassageway,

yetitisverydifficulttorentlargeIbeamonmarket,asaresult,thecontractorshave

nochoicebutpurchanewlargeIbeamsforonceu,afterusingit,thebeamswill

besoldaswasteproducts,sothepurchasingcosthastobeamortizedinfullamount,

portbeams

constructiontechnologywithsaving,safetyandefficiencyiscrucialtocontrol

erapidexpansionofrailwayheavytracks,its

rentbecomesmoreandmoreconvenient,andtheacquisitionofrailbending

performanceandthecostperformanceofitsownweighthaveasubstantialincrea.

ThereforethereisastrongfeasibilityforusingtrackbeamstoreplaceIbeamsin

construction.

Keywords:trackbeams;in-situbeams;constructionofprervedlanes

passagewayunderspanofbeams

一、工程设计概况

改建铁路贵阳枢纽龙家寨大桥起讫里程：DK595+925.87～DK596+328.79，

全长402.92m，全桥孔跨布置共13跨：12墩两台，跨距布置：30m+48m+30m

三跨连续梁+2×24m+2×32m+2×24m+2×32m+2×24m简支梁。下部结构设计为：

钻孔桩基础＋矩形混凝土承台＋T形桥台或矩形实体墩身＋托盘＋顶帽＋支承

垫石，孔桩直径为125cm，深8~30m，墩身高：6~12m。上部结构设计为：主桥：

0#台～3#墩109m范围梁体采用单箱单室变高度变截面箱梁，梁底宽6m，桥面

（箱梁加翼缘）宽9.32m，梁底下缘曲线为二次抛物线，梁高设计为2.8m~3.8m

抛物线渐变，横向、纵向、竖向后张法预应力体系，膺架现浇施工工艺；引桥：

4#墩～13#台范围内梁体采用预制梁，架桥机架设。

二、工程施工重难点

1#、2#间梁体全长48m，两桥墩分别位于贵阳与二戈寨间交通主干道富源路

（宽22m）两侧，线路方向与道路轴线交角为：55度，道路路面标高距梁底标

高最高7.5m，施工时为保证城市交通正常运营，梁体下方预留左、右侧单向行

车双车道，通道宽5.5米，限高4.5米。支架搭设方式采用万能杆件门架结构形

式，平行富源路方向布置，门架结构尺寸：宽5.5米，高4.5米，上铺支承承重

梁，承重梁上搭设碗式扣件支架，上方铺设混凝土底板模型。由于支承梁跨度较

大、上方施工荷载较重，且下方过往车辆密集，如何安全、科学、节约的设计支

承梁对于施工至关重要。

三、1#~2#间梁体详细设计参数及施工环境论述

梁体设计见图1。

图1梁体设计图

Fig.1Designofbeamsbody

梁体施工方案见图2：

图2梁体施工方案图

Fig.2Constructionplanofbeambody

由图1、图2可知：两桥墩分别位于贵阳与二戈寨间交通主干道富源路两侧，

梁体走向与富源路斜交55度，为保障城市主干道交通，施工中预留行车通道一

和行车通道二：门架高4.5m，宽5.5m，顺富源路布置，门架上方承重梁跨度为：

L=5.5÷sin55°=6.7米。

四、支承梁设计

1、支承梁设计建模简化处理

依据上方施工荷载，对碗式扣件进行设计检算，承重梁上方碗式扣件立杆采

用：0.6m（断面方向）*0.9m（线路方向）布置，横杆步距0.6m，剪刀撑加固。

支承梁位于立式碗扣下方，断面方向布置间距为：0.6m，设计时按照每组支承梁

承受正上方0.6m施工荷载进行设计。

由图1可知，梁上腹板处混凝土厚度远远大于非腹板处混凝土厚度，为充分

发挥材料性能，采取梁上腹板处与非腹板处支承梁区别设计。为便于建模分析，

对支承梁上荷载进行简化，简化方法如下：

a、支承梁上方混凝土按照等厚混凝土简化，混凝土厚度取梁上混凝土厚度

最大值。

b、支架高度按照2.5m计算，每组承重梁上方支架长度L=L立+L横=（7*2.5）

+（4*6.7+7*0.6）=48.5m；碗扣立杆与横杆综合每延米重量按照：5.5Kg/m计算，

支架荷载W支=L*5.5*10=2667N；模板铺设包括：底模、顶模及其它分摊模板，

分析时按三倍底模面积近似计算：S=3*0.6*6.7=12.06m2计算。每平米模板按照：

44Kg/m2计算，模板荷载W模==S*44*10=5306N。

c、支承梁上方碗式立杆传递荷载看作等值集中荷载。

2、腹板处支撑梁设计

梁体采用单箱单室变高度变截面梁，箱梁梁底宽6m，桥面宽9.32米，梁体

下缘曲线为二次抛物线：Y=x2/441+2.8（0≤x≤21）。由以上方程计算可知：通道

一处梁体最大厚度：Y1腹max=2.83m；通道二处梁体最大厚度：Y2腹max=3.14m；

Y2腹max>Y1腹max，设计支承梁时以通道二处施工荷载进行力学建模及检算，

梁体1采用与梁体2相同设计。

1荷载受力分析［1］

支承梁受力简化图见图3。

图3支承梁受力分析图

Fig.3Stressanalysisofsupportingbeams

腹板处支承梁上方荷载种类简化分析：

（1）混凝土重力荷载：将通道2承重梁看作以Y2max等厚梁体近似计算：

腹板厚50cm，其设计混凝土重力荷载W1=0.5*3.14*6.7*2.6*10=273.5KN

（2）支架、模板荷载：W2=W支+W模=2667+5306≌8.0KN

（3）承重梁自重荷载：W3=n*50*6.7*10≌3.4nKN=23.8KN（检算时按50

轨取n=7计算）

（4）其它施工荷载：W4。由于其它施工荷载在所有荷载中所占比重较小，

检算时视W4=0

（5）将支承梁上立式碗柱看成等值集中荷载，则每处荷载P=W/n

=（W1+W2+W3+W4）/7=（273.5+8+23.8）/7=43.6KN

（6）两端支座处梁支撑力R支=（W1+W2+W3+W4）/2=152.7KN，计算承

重梁上最大弯矩值：Mmax=M跨中=R支*6.7/2－P*（6.7/2－0.65）－P*(6.7/2－

0.65－0.9)－P*(6.7/2－0.65－1.8)=276.1KN．M

设计时取保险系数为1.15，W设＝1.15*Mmax/［σ］=1.15*276.1/160=1984cm3

3支承梁方案设计［1］

依据W设拟定下面两种支承梁设计方案：

（1）采用56a工字钢支承梁，W56a=2342cm3>W设

（2）采用轨束梁：查表知：W50轨=287.2cm3，最少轨道数量n=int(W设/W50

轨=int(1984/287.2)=7根，采取上三下四总计七根50轨倒扣施工工艺。

3、非腹板处支撑梁设计

由图1可知，两通道非腹板位置处顶板混凝土厚度加底板混凝土厚度最大值

Ymax=0.8m。

1荷载受力分析［1］

支承梁受力分析如图4。

图4支承梁受力分析图

Fig.4Stressanalysisofsupportingbeams

非腹板处支承梁上方荷载种类简化分析：

⑴混凝土重力荷载：混凝土重力荷载W1=0.6*Ymax*6.7*2.6*10

=0.6*0.8*6.7*2.6*10=83.6KN

（2）支架、模板荷载：W2=W支+W模=2667+5306≌8.0KN

（3）承重梁自重荷载：W3=n*50*6.7*10≌3.35n=10KN（检算时50轨n取

值3计算）

（4）其它施工荷载：W4。由于其它施工荷载数值较小，检算时视W4=0

（5）将支承梁上立式碗柱看成等值集中荷载，则每处荷载P=W/n=

（W1+W2+W3+W4）/7=（83.6+8+10）/7=14.5KN

（6）支座处梁支撑力R支=（W1+W2+W3+W4）/2=50.8KN，计算承重梁

上最大弯矩值：Mmax=M跨中=R支*6.7/2－P*（6.7/2－0.65）－P*(6.7/2－0.65

－0.9)－P*(6.7/2－0.65－1.8)=91.9KN．M

设计时取保险系数为1.15，W设=1.15*Mmax/［σ］=1.15*91.9/160=660cm3

2支承梁方案设计［1］

依据W设拟定下面两种支承梁设计方案：

（1）采用32a工字钢支承梁，W32a=692cm3>W设

（2）采用轨束梁：查表知：W50轨=287.2cm3,，最少轨道数量n=int(W设

/W50轨=int(660/287.2)=3根，采取上一下二总计三根50轨倒扣施工工艺。

五、支承梁设计方法比选

支承梁跨度6.7m，加之两端支座搭接长度考虑不小于1m，其总长按9m/根

进行方案比选。

单组支承梁对比分析见表1.

比选

项目腹板处非腹板处

56a7*50轨32a3*50轨

M（Kg）9*93.6=8427*9*51.5=32449*52.7=4743*9*51.5=1390

来源新购自有新购自有

采购费新购无新购无

运输费高低高低

吊装费低高低高

工费低高低高

表1支承梁方案对比分析表

Table1Contrastiveanalysisofsupportingbeamsplan

箱梁下部宽度6m，支承梁按箱梁下方6.6m宽度范围设计，其余翼缘位置采

用挑梁工艺。断面距离0.6m/组，每处通道共计：12组支承梁：其中有2组为腹

板下方支承梁，有10组为非腹板下方支承梁。两处通道合计需要钢材重量如下：

工字钢方案：M工字钢=2*（2*842+10*474）/1000=12.85吨

钢轨方案：M钢轨=2*（2*3244+10*1390）/1000=40.78吨

施工现场距离内部租赁站距离较近，租赁站里闲置有大量50钢轨旧品，所

以扣轨所需钢轨不发生任何购置或租赁费用，而工字钢型号规格较大，当地市场

无法租赁，必须异地新购，购置成本高。运输费用相比：工字钢运距大，重量轻；

钢轨重量重，运距远远短于工字钢；运输费用是以车趟次/公里计算，使得钢轨

运费反而比工字钢运费低很多。从上表可以看出，钢轨费用唯有吊装和工费比工

字钢高，施工总费用轨束梁优势明显，轨束梁方案比工字钢梁方案更优。

六、轨束梁设计及扣轨施工

1、轨束梁设计［2］

轨束梁扣轨工艺见图5、图6.

图5扣轨三扣四设计图

Fig.5DesignofthreeRailfastenfourRail

图6扣轨一扣二设计图

Fig.6DesignofoneRailfastentwoRail

轨束梁能否安全承受上方荷载关键在于成员钢轨是否均匀整理受力，这就要

求必须对成员内的每根钢轨进行充分、安全的位置约束，设计时采用了φ20钢筋

与∠75×50×8不等边角钢组成约束钢箍对钢轨进行约束，充分发挥钢筋的抗拉能

力以及角钢的抗弯变形能力。

2、轨束梁施工

支承梁距梁底地面标高仅有4.5米，采用吊车结合人力、小型简易工具进行

吊装、铺设、扣轨作业。扣轨作业时应严把质量关，重点控制以下环节：

（1）轨束梁两端支座搭接长度不小于1m。

（2）轨束梁扣轨质量应达到以下要求：

a、钢轨间必须紧密平靠，轨束梁上下表面平顺紧挨，无台阶错缝。

b、约束钢箍紧抱轨束梁，无较大空隙，空隙处填木屑。

c、每组轨束梁上必须保证足够的约束钢箍，从而保证轨束梁整体均匀受力。

d、为增大螺栓抗拉能力，采用双螺母设计，增大螺栓抗拉线。

e、碗扣立柱附近约束钢箍位置可调节至立柱下方，将立柱垫板放在约束钢

箍角钢底板上，受轨束梁受力更均匀。

部分轨束梁施工工艺见图7、图8.

图7通道布置图

Fig.7Passagewaylayout

图8扣轨

Fig.8Fastenrails

七、结论

龙家寨大桥1#~2#间48米现浇梁一次全幅浇筑已于2009年1月底全部完成

施工，该段铁路工程目前已顺利通过验收、投入正式运营。经理论与施工实践证

明，此次轨束梁在现浇梁跨下预留行车通道中的大胆设计及应用完美的解决了现

场施工重、难点，做到了方案编制科学，安全论证充分、施工费用节约经济。

随着新一轮高速铁路的快速发展，重型钢轨得以广泛推广，未来大型重型钢

轨的租赁将变得越来越便利，轨束梁在工程领域中的纵深使用空间将逐渐被打

开，其材料租赁方便、设计组装灵活、工程费用经济等优点将被大家广泛认同。

参考文献

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