CN103225411A

CN103225411A - 既有线防护棚

Info

Publication number: CN103225411A
Application number: CN2013101638852A
Authority: CN
Inventors: 王根宏; 王军宁; 满孝峰
Original assignee: RAILWAY TENTH GROUP NORTHWEST ENGINEERING
Current assignee: RAILWAY TENTH GROUP NORTHWEST ENGINEERING
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2033-05-08
Also published as: CN103225411B

Abstract

本发明既有线防护棚，主要分为三部分，基础、立柱及顶棚，基础与立柱、立柱与顶棚均采用螺纹紧固装置进行连接，结构简单，易于安装及拆除。顶棚由多个吊装单元构成，采用这种结构不仅可以加快施工速度，而且顶棚的抗风振效果好。通过在顶棚上设置有多个通风孔，通风的同时能够避免作业期间物体坠落到线路范围内。

Description

既有线防护棚

技术领域

本发明涉及一种建筑施工过程中用防护棚，尤其涉及一种用于对既有线安全运营进行防护的防护棚。

背景技术

随着我国交通建设的发展，上跨既有铁路或公路时采用防护棚架进行安全防护的施工越来越多，上跨高速既有线路的防护棚需要解决的问题是：

1、棚架结构的支架强度及稳定性要满足动车驶过引起的风动力；

2、防护棚架安装、拆除不便，存在安全问题；

3、作业期间防止任何物体坠落到线路范围。

这几个问题不解决，施工安全及高速铁路上行车安全无法保证。

发明内容

为解决目前防护棚安装、拆除不便及防护棚支架强度及稳定性难以满足使用要求的技术问题，本发明提供一种安装、拆除简单且能满足安全使用的防护棚.

本发明的技术解决方案如下：

一种既有线防护棚，包括支架1及搭建在支架上的顶棚2，所述支架包括至少两排支架单元21，每个支架单元均包括多个支撑立柱211，其特殊之处在于：

所述支撑立柱211的下部预埋基础212；

所述支撑立柱211的底部焊接有第一连接钢板A，第一连接钢板A上设置有多个预留孔A1，所述基础内预埋有与预留孔一一对应的螺杆，所述支柱与基础通过螺杆和预留孔A1固连在一起；所述支撑立柱的顶部焊接有第三连接钢板C，

所述顶棚2包括沿支撑立柱排列方向通过第三连接钢板C与支撑立柱螺纹连接的两个纵梁及搭设在纵梁上的多个吊装单元，所述吊装单元包括至少一个榀，所述每个榀均包括横跨两个纵梁的至少一个横梁、铺设在横梁上的棚顶，所述棚顶为竹胶板或者由下至上依次铺设的绝缘板、木板及铁皮构成。

上述顶棚包括多个通风孔3、设置在顶棚表面上方且与通风孔连通的孔脖31、设置在孔脖上方的孔罩32以及设置在孔脖圆周的多个气孔33。

上述支架单元的数量为2，排列在既有线两侧，所述支撑立柱设置有接地。位于既有线单侧的支撑立柱的数量为6，间距为6M，高度为10.66m。

上述纵梁的材料为20b双槽钢，所述横梁为18b双槽钢，所述支撑立柱为320mm钢管，还包括设置在相邻两个支撑立柱之间相互交叉的斜撑，所述斜撑为∠75*75*5。

上述支架单元的数量为3，位于外侧的支架单元排列在既有线的两侧。每个支架单元的支撑立柱的数量为5，高3.7m，间距6m。

本发明的有益效果：

1、本发明既有线防护棚，主要分为三部分，基础、立柱及顶棚，基础与立柱、立柱与顶棚均采用螺纹紧固装置进行连接，结构简单，易于安装及拆除。

2、本发明既有线防护棚，顶棚由多个吊装单元构成，采用这种结构不仅可以加快施工速度，而且顶棚的抗风振效果好。

3、本发明既有线防护棚，通过在顶棚上设置有多个通风孔，通风的同时能够避免作业期间物体坠落到线路范围内。

4、本发明既有线防护棚，通过合理选材及布局，使得防护棚横向纵向稳定性能够满足要求，有车时的支架强度能够满足要求，顶棚能够满足防护的作用。

附图说明

图1为大桥、既有铁路线、既有公路线、防护棚的布局图；

图2为铁路线上的防护棚的侧面视图；

图3为顶棚的局部放大图；

图4为大桥与搭建在铁路线上的防护棚的正面视图；

图5为既有公路线、防护棚的布局图；

图6为防护棚的侧面视图；

图7为大桥与搭建在公路线上的防护棚的正面视图；

附图说明：1-支架、2-顶棚、11-支架单元、111-支撑立柱、112-基础、A-第一连接钢板、A1-预留孔、A2-螺杆、B-第二连接钢板、C-第三连接钢板、21-纵梁、22-横梁、3-通风孔、31-孔脖、32-孔罩、33-气孔、4-斜撑。

具体实施方式

防护棚的基本构造如下：

防护棚包括支架1及搭建在支架上的顶棚2，支架包括至少两排支架单元11，每个支架单元均包括支撑立柱111，支撑立柱的下部预埋基础112，位于同排的相邻两立柱间设置有相互交叉的两个斜撑4，顶棚包括沿立柱排列方向搭设的两个纵梁及搭设在纵梁上的多个吊装单元。

支撑立柱的底部焊接有第一连接钢板A，第一连接钢板A上设置有预留孔A1，基础上预埋有螺杆A2，螺杆A2穿过预留孔A1再用螺母锁紧使得支柱与基础可拆卸的连接在一起。

支撑立柱与斜撑的连接处焊接有第二连接钢板B,斜撑与第二连接钢板B通过螺栓连接；支撑立柱的顶部焊接有第三连接钢板C，纵梁采用双槽钢，第三连接钢板C及双槽钢通过螺栓连接。

为满足不同的使用要求，可对此基本结构的防护棚做出进一步改进，下面举两例进行说明。

实施例1为跨铁路防护棚：

如图1所示为大桥、既有铁路线、既有公路线、防护棚的布局，为保证施工期间，铁路正常、安全运营，必须在公路梁两侧向铁路大、小里程各30米搭设防护棚。防护棚采用一跨跨越既有铁路线，与既有公路线斜交，交角为45°，跨度13.5m。

为满足防护棚的横向及纵向的稳定性，位于铁路单侧的支撑立柱的数量为6，间距为6M，高度为10.66m。

为满足防护棚的电绝缘性，组成顶棚的吊装单元由上至下包括铁皮、木板、绝缘板、横梁22，绝缘等级3.6万伏；且每个支撑立柱设置有接地，电阻不大于10Ω。

为满足防护棚的强度要求，纵梁的材料为20b双槽钢，横梁为18b双槽钢，支撑立柱为320mm钢管，斜撑为∠75*75*5。

为防止落物及汇水，在防护棚中间沿纵向每4.8m设一通风孔3，孔径30cm，顶棚表面向上设置有与通风孔连通的孔脖31，孔脖的周围开设有气孔33，孔脖的上方设置有孔罩32。

根据承力索要求高度，参见图3，防护棚至轨面的高度9.75m，防护棚基础纵向间距6m布置，两侧基础各12个，共24个，基础采用C20砼，高150cm，宽70cm，预埋φ20地脚螺栓，埋入80cm。

因防护棚顶棚安装时需要对既有线进行垂停，每天封锁并接触网停电120分钟，安装防护棚横梁及木板等，施工防护棚基础时利用天窗点，要点计划短，为了加快施工速度，将纵梁、横梁、绝缘板、木板、铁皮组合成块体，顺线路方向，每三根横梁组成一榀，长2.44m，形成吊装单元。封锁点内，利用吊车将每个吊装单元从中间往两侧吊放。根据安装和拆卸，防护棚安装施工共计划要点25次。在确保此防护支架方案安全、可靠前提下方可进行施工，并对防护棚支架验算如下，其中风压值取自表1:

1、横向稳定性检算

倾覆力矩：Mq=358.4*10.66*12*5.33+364*30*2*10.66

=477176.3942N.m

抗倾覆力矩：

Mk=230*6*43*5.33+15500*0.04*30*6*5.33=911110.2N.m

横向稳定性系数：n=Mk/Mq=1.91>1.3

故防护横向稳定性满足要求。

2、纵向稳定性检算

倾覆力矩：Mq=143.4*10.66*5.33*2+327.6*14*10.66=65186.396N.m

抗倾覆力矩：Mk=230*10.66*5.33+15500*0.04*14*3*6

=169308.094N.m

纵向稳定性系数：n=Mk/Mq=2.6>1.3

故防护纵向稳定性满足要求。

3、无车时支架的强度检算

采用有限元分析软件ANSYS建立计算模型，其中立柱、纵梁、横梁、斜撑所用材料见表2所示，有限元模拟时均采用空间梁单元模拟，支架上层的木板采用质量单元模拟。由于立柱根部埋入混凝土基础中，因此立柱下端采用固定支座模拟。

表1，风压值表

表2防护棚支架材料表

	纵梁	横梁	立柱	斜撑
					材料	2[20b	2[18b	φ320(12)	∠75×75×5

防护支架自重由程序自动计入，由表1可知，按规范标准设计风压计算荷载较大，故计算时采取该风荷载计算。风荷载按均布荷载施加到相应的构件上。

经计算分析，无车时，由风载与自重工程作用下引起支架构件的最大应力为：

σ_max=32.29MPa<[σ]=125MPa σ_min=-32.9MPa<[σ]=125MPa

故支架在无车时强度满足要求

无车时防护支架最大侧向位移为：UZ_max=0.0035m<[f]=l/4000=0.015m

故防护支架的刚度满足要求。

4、有车时支架的检算

根据《高速铁路桥梁设计暂行规定》，有车时荷载组合为：风载＋列车气动力。由驶过列车引起的气动压力和气动吸力，为由一个5m长的移动面荷载+q及一个5m长的移动面荷载-q组成。由此可知当列车刚驶入支架内5ｍ时，为最不利荷载位置。支架前两排力柱高5ｍ范围内作用列车气动吸力。

经计算，有车时支架构件应力

σ_max=34.99MPa<[σ]=125MPa σ_min=-35.6MPa<[σ]=125MPa

故强度满足要求。

有车时支架最大侧向位移为：UZ_max=0.006m<[f]=l/4000=0.015m

故支架在列车气动力与风荷载共同作用下，刚度满足要求。

5、顶棚检算

根据《高速铁路桥梁设计暂行规定》，列车气动力的垂直气动分力为：

q_{v} = 1.5 \times 2 q_{h} • \frac{7 D + 30}{100} = 0.4284 kN / m^{2}

作用长度为5米。

由此得到支架5米长度范围内列车气动力产生的竖向力为：

G₁=q_v×5×12=25.704kN

而在该长度范围内顶棚的自重为：

G₂=ρgV=1550×10×12×5×0.04=37.2kN

显然G₂>G₁，故时速为160公里／小时的列车通过防护支架时，不会将顶棚刮起。顶棚安全，可以起到防护的作用。

实施例2为跨公路防护棚：

图4为大桥、既有线公路、防护棚的布局图，为保证施工期间公路的正常、安全运营，必须在桥下设置防护棚，防护设置范围在高速公路两侧各加宽3.2m，高速公路左幅设置宽度12m，右幅设置宽度16m。为保证高速公路行车净空要求，防护棚至路面的最小高度5m，防护方案如下：

支架单元的数量为3，位于外侧的支架单元排列在路的两侧，为满足防护棚的横向及纵向的稳定性，每个支架单元的支撑立柱的数量为5，高3.7m，间距6m。

为满足防护棚的强度要求，纵梁的材料为20b双槽钢，所述横梁为18b双槽钢，间距按1.2m布置，支撑立柱为320mm钢管，斜撑为∠75*75*5。

为了加快施工速度，将纵梁21、横梁22、竹胶板组成榀，每三榀形成一个吊装单元。利用吊车将每个吊装单元从中间往两侧吊放。

防护基础在靠近中央分隔带的路缘带上设置长25.2m、宽1.0m、高0.8m的C20混凝土条形基础。防护棚基础纵向间距6m布置。两跨基础共15个。除条形基础外其他基础采用0.7*0.7C20混凝土，高150cm。预埋φ20地脚螺栓，埋入80cm。防护棚支架验算如下，其中风压值取自表1:

1、结构受力检算

①横向稳定性检算

倾覆力矩：Mq=358.4*3.7*15*1.85+364*24*3*3.7

=133768.32N.m

抗倾覆力矩：

Mk=230*5*43*1.85+15500*0.04*24*5*1.85=229122.5N.m

横向稳定性系数：n=Mk/Mq=1.71>1.3

故防护横向稳定性满足要求。

②纵向稳定性检算

倾覆力矩：Mq=143.4*3.7*1.85*2+327.6*24*3.7=31054.026N.m

抗倾覆力矩：Mk=230*3.7*1.85+15500*0.04*5*3*6=57374.35N.m

纵向稳定性系数：n=Mk/Mq=1.85>1.3

故防护纵向稳定性满足要求。

③支架的强度检算

采用有限元分析软件ANSYS建立计算模型。其中立柱、纵梁、横梁、斜撑所用材料见下表所示，有限元模拟时均采用空间梁单元模拟，支架上层的木板采用质量单元模拟。由于立柱根部埋入混凝土基础中，因此立柱下端采用固定支座模拟。

防护棚支架材料表

	纵梁	横梁	立柱	斜撑
					材料	2[20b	2[18b	φ320(12)	∠75×75×5

经软件计算分析，由风载与自重工程作用下引起支架构件的最大应力为：

σmax=70.49MPa<[σ]=125MPa σmin=-70.28<[σ]=125MPa

故支架强度满足要求。

Claims

1.一种既有线防护棚，包括支架（1）及搭建在支架上的顶棚（2），所述支架包括至少两排支架单元（21），每个支架单元均包括多个支撑立柱（211），其特征在于：

所述支撑立柱（211）的下部预埋基础（212）；

所述支撑立柱（211）的底部焊接有第一连接钢板（A），第一连接钢板（A）上设置有多个预留孔（A1），所述基础内预埋有与预留孔一一对应的螺杆，所述支柱与基础通过螺杆和预留孔（A1）固连在一起；所述支撑立柱的顶部焊接有第三连接钢板（C），

所述顶棚（2）包括沿支撑立柱排列方向通过第三连接钢板（C）与支撑立柱螺纹连接的两个纵梁及搭设在纵梁上的多个吊装单元，所述吊装单元包括至少一个榀，每个榀均包括横跨两个纵梁的至少一个横梁、铺设在横梁上的棚顶，所述棚顶为竹胶板或者由下至上铺设的绝缘板、木板及铁皮构成。

2.根据权利要求1所述的既有线防护棚，其特征在于：所述顶棚包括多个通风孔（3）、设置在顶棚表面上方且与通风孔连通的孔脖（31）、设置在孔脖上方的孔罩（32）以及设置在孔脖圆周的多个气孔（33）。

3.根据权利要求1或2所述的既有线防护棚，其特征在于：所述支架单元的数量为2，排列在既有线两侧，所述支撑立柱设置有接地。

4.根据权利要求3所述的既有线防护棚，其特征在于：所述支撑立柱位于既有线单侧的数量为6，间距为6M，高度为10.66m。

5.根据权利要求4所述的既有线防护棚，其特征在于：所述纵梁的材料为20b双槽钢，所述横梁为18b双槽钢，所述支撑立柱为320mm钢管，还包括设置在相邻两个支撑立柱之间相互交叉的斜撑，所述斜撑为∠75*75*5。

6.根据权利要求1或2所述的既有线防护棚，其特征在于：所述支架单元的数量为3，位于外侧的支架单元排列在既有线的两侧。

7.根据权利要求6所述的既有线防护棚，其特征在于：所述支架单元的支撑立柱的数量为5，高3.7m，间距6m。

8.根据权利要求7所述的既有线防护棚，其特征在于：所述纵梁的材料为20b双槽钢，所述横梁为18b双槽钢，所述支撑立柱为320mm钢管，还包括设置在相邻两个支撑立柱之间相互交叉的斜撑，所述斜撑为∠75*75*5。