对高速铁路棚护支架空气动力效应分析

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1、·桥梁·高速铁路棚护支架空气动力效应分析张建民，陈宝良，李达(中国交通建设股份有限公司，江苏苏州215122)摘要：通过对动车穿过棚户支架时空气动力效应计算分析，知的跨越时速最高的再建既有线施工工程。当高速列确定和验证高速铁路棚护支架技术方案安全措施，对既有线进车通过时会产生风吸效应，对支架造成影响，如何保证行防护，将现浇支架和防护棚架施工有机地结合在一起，变中既有铁路正常运行，保证施工安全是面I临的最大难题，断停车施工为正常行驶施工，实现沪宁城际安全、工期目标，成所以对棚护支架的空气动力效应进行分析是保证施工功解决了新建铁路施工

2、和既有铁路营运互相干扰问题，降低了安全必要前提，也是棚护支架设计的依据。在此项工施工风险．加快了施工进度。保证了施工安全和铁路运输安全。程实施前没有成功的经验可以借鉴，我单位在沪宁城关键词：高速铁路；棚护支架；动力效应际铁路施工中经过理论研究和实践运用，成功地解决中图分类号：U238；U451．3文献标识码：A该问题，以下内容主要以沪宁城际虹桥上行单线特大文章编号：1004—2954(2010)02—0091—03桥施工为例加以阐述(图1、表1)。既有翔黄铁路护栏位置1工程概况沪宁城际上行线垩亘些垡堡沪宁城际铁路设计时速300km

3、，虹桥上行线在里京沪高铁程HQSDK2+607．653～HQSDK2+829．153处跨越既有沪宁铁路，该路段动车运营时速达到250km，在该处立交桥型布置为57m+1001TI+63m连续梁；原设计为挂篮施工，由于工期比较紧，后来改为现浇支架施工，施工安全风险高，是全线的重点工程，也是目前全国已图1沪宁城际铁路与既有沪宁铁路平面位置关系表1沪宁城际虹桥上行单线特大桥与既有线关系10cmX10cm方木(图2)。2工程地质与气象条件线路位于长江三角洲平原区，均为第四系地层覆盖，系江河、湖泊、海相沉积形成，为黏土、粉质黏土夹粉细砂层；

4、夏季多雨，常受台风影响。3棚护支架结构简介跨既有线中跨支架采用1．2m钻孔灌注桩，高1m、宽1．8m条形基础，条形基础上预埋钢板，设置fa1立面6630mm钢管桩，钢管桩之间采用[]25a型钢斜撑和2mm厚铁皮50×5木板，满铺114I32a[]25a双支型钢平联，钢管桩上部设置钢板牛腿，牛腿上部纵向铺设I25a型钢纵梁，纵梁之间铺设单块宽4m、长17m防护棚架，质量4．3t，钢管桩顶纵向铺设8l6l400I4003I40a型钢，上部跨线吊装双层贝雷梁，贝雷梁顶节点(b)半面位置设置纵向I20b型钢和横向I20b型钢，上部采用图2

5、立面、平面布置(单位：cm)碗扣式支架调整箱梁线形，上部纵向I10型钢、横向边跨的支架基础采用40am、间距1．2m的CFG收稿日期：2009—07—27；修回日期：2009—09—29桩，上面采用两层扩大基础，基础上预埋件与钢管连作者简介：张建民(1964一)，男，工程师，2001年毕业于长安大学桥梁工程专业。接，钢管立柱采用q~630mm、610mm螺旋钢管，钢管桩铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2010(2)91桥梁·张建民，陈宝良，李达一高速铁路棚护支架空气动力效应分析·之间采用[]25a型钢斜撑和[

6、]25a双支型钢平联，钢4．2．2有关计算结论管桩顶纵向铺设2145b型钢，横向设置H600x200型(1)压力系数随着建筑物内侧面与轨道中心距离钢，型钢顶再设置纵向I20b型钢和横向I20b型钢，上d而变化部再采用碗扣式支架调整箱梁线形，上部纵向I10型图4列出了建筑物内侧面与轨道中心距离d：钢、横向10cm~10cm方木，模板采用竹胶板完成箱梁6．0m和d=4．7m下两种情况，列车驶向建筑物时建浇筑。筑物内侧面中心点的压力系数变化值。可以看出，当列车刚刚驶向建筑物时，压力系数逐步增加；当列车头4高速列车通过棚户支架时空气动力效

7、应分析部到达中心点时，压力系数达到最大值；列车头部驶过4．1分析情况中心点后，压力系数很快降至最底点，然后逐步回升，情况1：当支架空载时，火车经过产生风吸效应会仍保持负压；当列车尾部驶过中心点时，压力系数有明对钢管桩底预埋件受力产生较为不利影响。显下降，然后逐步回升至零附近。两者的规律一致，但情况2：高速列车通过时，列车的头部产生压力当列车轨道中心与建筑物内侧面的距离增大至6．0m波，对棚户支架顶面可能会产生向上的较大推力，影响时，压力系数极值有明显下降。压力系数定义：C=安全。(P一尸)／q，其中P为测点压力，P为无穷远处4．2

8、空气动力效应计算来流静压，这里指当地大气压；q为无穷远处来流动基于问题l，考虑计算简化，采用了如图3所示的1压，q=÷pv2o，P为当地大气密度，为来流速度，高速列车模型几何参数。出发点是为了计算支架底部二这里指列车运行速度。所受风力的大小或者分布