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摘要：跨既有线防护棚架的实施，是跨既有线桥梁施工的一个非常关键的环节。本文结合京石客运专线牛家堡特大桥工程，充分考虑跨廊涿高速公路48m+80m+48m连续梁悬臂浇筑施工特点和廊涿高速公路的运营能力以及工程造价等方面等因素，对跨廊涿高速公路防护棚架的设计及检算，施工和施工中注意事项分别进行了阐述，供同类型桥梁施工提供可借鉴的经验。
概述
牛家堡跨廊（廊坊）涿（涿州）高速公路特大桥DK69+584.19～DK69+761.89段上部结构为48+80+48m悬灌混凝土连续箱梁，其中219#～220#孔跨廊涿高速公路，线路于DK69+673.08处跨越廊涿高速公路（对应廊涿高速公路里程为MK9+249.7），连续梁采用三角挂蓝法施工，为了预防悬臂浇注连续梁施工期间防止小件杂物坠落，影响高速公路行车安全，需要在高速公路上搭设防护棚架。跨廊涿高速公48m+80m+48m大跨度连续梁施工难度大，其中防护棚施工是保证廊涿高速公路安全畅通行驶的关键因素。
图1跨廊涿高速公路斜交立面图
防护棚架设计
根据上述实际情况我们对防护棚架进行了设计。连续梁在第5#节段时进入廊涿高速公路路面，防护棚搭设总高5.49m,净空高度5.1m（廊涿高速沿线上跨桥梁的限高均为4.5m）；防护棚沿公路长度 28m，单侧长度28m，中部总长36米，两幅两端相错量8米。门式支架顶部安设工25工字钢（纵向共4排，隔离带每侧1排），工字钢顶横向铺设工25工字钢（间距2米，单幅15排，工字钢长度为12m），工字钢上再纵向铺设方木120*150mm（间距1.2米），方木顶部再满铺单层20mm厚竹胶板，竹胶板上铺设草垫。防止小型机具等掉落造成车辆和人员伤害。
设计荷载
设计总体思路：对该棚架、强度、刚度验算和容许应力计算时，不考虑荷载分项系数，但荷载取值计入1.2的冲击系数。
恒载：
20mm竹胶板：密度，
方木：密度按均布，
I25a工字钢：自重，按均布，
恒荷载合计：
活荷载考虑偶然落物冲击：
施工中考虑最不利工人冲击，采用（即形体为，体重的成人荷载。）
荷载组合为：
，考虑冲击系数1.2，即荷载按考虑。
设计检算
荷载分布范围最不利分布在挂篮施工正下方的5m×28m范围内（相当于98个人重量）,棚架自身稳定性（抗风8级，风速18m/s）。各材料力学指标参数（、、、、、、、等）取值和计算根据设计规范和材料力学课本、施工计算手册。由于抗风稳定验算涉及内容较多，在本文中没有介绍，可参考《高速列车通过棚护支架时空气动力效应计算分析》-西南交通大学出版社。
竹胶板检算
竹胶合模板按照底部横梁3跨，1.2米跨度的简支梁进行计算，计算模式如下：
圖2竹胶板计算简图
强度验算
，
，所以强度满足要求。
刚度验算：
，所以刚度满足要求。
方木检算
小方木的刚度较小，根据纵梁的排布形式，小方木按照跨度2米的简支梁进行计算，将转化为小方木的线性荷载，其计算模式如下：
图3小方木计算简图
强度验算
强度验算同竹胶板。
，，所以强度满足要求。
刚度验算：
，所以刚度满足要求。
纵梁工字钢检算
纵梁用I25a，纵梁间距2m，放置在跨度（3.3+4.4+4+1-1.2/2-1.0/2＝11.6m）的横梁上，将。计算模式采用3跨连续的简支梁，用etools计算得：
图4etools软件计算图
由软件计算结果可知：
，,
强度验算：
由于工字钢是塑性材料所以还应根据第四强度理论校核主应力强度。
所以I25a工字钢的强度完全满足现场施工要求。
刚度验算：
，所以刚度满足要求。
横梁工字钢、支架、路面承载力检算
针对横梁工字钢、钢管脚手架、路面承载力这里只进行简要说明，不再进行详细分析。
横梁工字钢检算
28m横梁工字钢垫在间距两米的顶撑纵梁向分配梁上，且支撑点与横梁工字钢截面型心重合。与纵梁计算相比较：I25a梁没有变，跨度和荷载均减小很多，所以无需检算就可判定能满足施工要求。
门式支架及基础验算
门式支架验算包括稳定性和承载力验算，稳定性应满足（为门架的轴向力设计值，为门架稳定性承载力设计值），由于门架受到季节性风和汽车行驶风的影响所以门架轴向力计算时要应考虑组合风载，即，，门架稳定性承载力（二式中个符号见各种施工计算手册或设计规范），经验验算满足要求。由于门架高度仅为4.34m，所以门架搭设高度这里就不在予以验算。
路面承载力检算
脚手架搭设在厚25cm，宽1.5m的C25砼上。按最不利荷载位置及最不利受力面积进行结构验算。，（20℃时应不小于3Mpa,其抗剪强度不小于1.50Mpa抗剪强度不小于1.50Mpa）所以满足要求。
防护棚架施工
施工流程
施工准备 混凝土垫块安装 钢管支架搭设 顶棚安装顶棚防护围挡 防护棚拆除清扫及验收
施工注意事项
交通疏导及应急措施
施工期间应在高速公路管理部门的指导和协助下提前作好交通疏导工作，加强信息沟通并做好应急预案。搭设中部钢管支架时需临时占用超车道,按公路管理部门要求布设防撞墩、警示标志和标牌。
意外事件造成道路中断的紧急事件（如遇车辆撞击防护棚架、极端恶劣气候造成棚架自身故障等），第一时间报告廊涿高速公路管理处和高速交警，请求予以支持并疏导交通，防止车辆拥堵。事态严重时，应在交警的指挥下，撤除临时隔离墩，疏导交通，需要拆除支架时，按照交警通知和要求办理。吊车、装载机应服从应急抢险指挥部的需要和调遣，第一时间进入现场展开应急救援。
交通标志设置
施工时通道两侧出入口设置红色暴闪警示灯、防撞墩等警示标志和标牌。
交通控制区分为：警告区、上游过渡区、缓冲区、作业区、下游过渡区、终止区。
上游过渡区，长度为90米，在上游过渡区前应设置 “禁止驶入”标志。上游设缓冲区，长度为80米，其与上游过渡区之间设置防撞墩路障（防撞桶内装满砂子）。
工作区长度为36米，车道与作业区之间设置隔离装置（锥形交通标和安全带，因为基座预制块已经考虑到防撞挡块）。
下游过渡区长度为30米，提醒车辆恢复正常通行状态；终止区，长度为30米,末端设置解除限制标志。
在前方2km处设置“前方2km施工给您带来不便敬请体谅”。在上游的前一个道口设置“限高提示标志”，提示超高车辆提前下道。
增加“右侧绕行”和“导向标”。
结束语
在京石客运专线跨既有线防护棚架设计和施工中，为了减小坠落物体的冲击力，我们在设计时在棚架顶部铺设了厚草垫作为缓冲层，但连续梁各块体钢筋及劲性骨架等施工时需要大量使用电焊和气体切割，为了防止溅落的火花引起缓冲草垫着火，我们在草垫上铺设一层薄铁皮，并对铁皮接缝处进行密封，既起到了防火的作用，也避免了雨季时草垫吸水加大棚架荷载效应。鉴于安全的极度重要性，多方面专家对棚架的设计施工方案进行了论证，并最终通过和实施。在三个月的既有线上方连续梁施工中，没有发生过阻碍既有线交通的现象，证明了我们的棚架设计及施工是满足跨既有线施工安全要求的。
参考文献
[1]中华人民共和国铁道部.铁路工务安全规则[S].北京：中国铁道出版社，1989.
[2]江正荣.建筑施工计算手册（第二版）.中国建筑工业出版社，2007.
[3]材料力学.普通高等教育规划教，2003-3.
[4]西南交通大学.高速列车通过棚护支架时空气动力效应计算分析[R].成都：西南交通大学，2009
[5]交通部公路交通安全工程研究中心.道路交通标志.化学工业出版社，2007
第一作者简介：龙思明（1971-），男，毕业于石家庄铁道学院，铁道工程专业，工程师。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
概述
牛家堡跨廊（廊坊）涿（涿州）高速公路特大桥DK69+584.19～DK69+761.89段上部结构为48+80+48m悬灌混凝土连续箱梁，其中219#～220#孔跨廊涿高速公路，线路于DK69+673.08处跨越廊涿高速公路（对应廊涿高速公路里程为MK9+249.7），连续梁采用三角挂蓝法施工，为了预防悬臂浇注连续梁施工期间防止小件杂物坠落，影响高速公路行车安全，需要在高速公路上搭设防护棚架。跨廊涿高速公48m+80m+48m大跨度连续梁施工难度大，其中防护棚施工是保证廊涿高速公路安全畅通行驶的关键因素。
图1跨廊涿高速公路斜交立面图
防护棚架设计
根据上述实际情况我们对防护棚架进行了设计。连续梁在第5#节段时进入廊涿高速公路路面，防护棚搭设总高5.49m,净空高度5.1m（廊涿高速沿线上跨桥梁的限高均为4.5m）；防护棚沿公路长度 28m，单侧长度28m，中部总长36米，两幅两端相错量8米。门式支架顶部安设工25工字钢（纵向共4排，隔离带每侧1排），工字钢顶横向铺设工25工字钢（间距2米，单幅15排，工字钢长度为12m），工字钢上再纵向铺设方木120*150mm（间距1.2米），方木顶部再满铺单层20mm厚竹胶板，竹胶板上铺设草垫。防止小型机具等掉落造成车辆和人员伤害。
设计荷载
设计总体思路：对该棚架、强度、刚度验算和容许应力计算时，不考虑荷载分项系数，但荷载取值计入1.2的冲击系数。
恒载：
20mm竹胶板：密度，
方木：密度按均布，
I25a工字钢：自重，按均布，
恒荷载合计：
活荷载考虑偶然落物冲击：
施工中考虑最不利工人冲击，采用（即形体为，体重的成人荷载。）
荷载组合为：
，考虑冲击系数1.2，即荷载按考虑。
设计检算
荷载分布范围最不利分布在挂篮施工正下方的5m×28m范围内（相当于98个人重量）,棚架自身稳定性（抗风8级，风速18m/s）。各材料力学指标参数（、、、、、、、等）取值和计算根据设计规范和材料力学课本、施工计算手册。由于抗风稳定验算涉及内容较多，在本文中没有介绍，可参考《高速列车通过棚护支架时空气动力效应计算分析》-西南交通大学出版社。
竹胶板检算
竹胶合模板按照底部横梁3跨，1.2米跨度的简支梁进行计算，计算模式如下：
圖2竹胶板计算简图
强度验算
，
，所以强度满足要求。
刚度验算：
，所以刚度满足要求。
方木检算
小方木的刚度较小，根据纵梁的排布形式，小方木按照跨度2米的简支梁进行计算，将转化为小方木的线性荷载，其计算模式如下：
图3小方木计算简图
强度验算
强度验算同竹胶板。
，，所以强度满足要求。
刚度验算：
，所以刚度满足要求。
纵梁工字钢检算
纵梁用I25a，纵梁间距2m，放置在跨度（3.3+4.4+4+1-1.2/2-1.0/2＝11.6m）的横梁上，将。计算模式采用3跨连续的简支梁，用etools计算得：
图4etools软件计算图
由软件计算结果可知：
，,
强度验算：
由于工字钢是塑性材料所以还应根据第四强度理论校核主应力强度。
所以I25a工字钢的强度完全满足现场施工要求。
刚度验算：
，所以刚度满足要求。
横梁工字钢、支架、路面承载力检算
针对横梁工字钢、钢管脚手架、路面承载力这里只进行简要说明，不再进行详细分析。
横梁工字钢检算
28m横梁工字钢垫在间距两米的顶撑纵梁向分配梁上，且支撑点与横梁工字钢截面型心重合。与纵梁计算相比较：I25a梁没有变，跨度和荷载均减小很多，所以无需检算就可判定能满足施工要求。
门式支架及基础验算
门式支架验算包括稳定性和承载力验算，稳定性应满足（为门架的轴向力设计值，为门架稳定性承载力设计值），由于门架受到季节性风和汽车行驶风的影响所以门架轴向力计算时要应考虑组合风载，即，，门架稳定性承载力（二式中个符号见各种施工计算手册或设计规范），经验验算满足要求。由于门架高度仅为4.34m，所以门架搭设高度这里就不在予以验算。
路面承载力检算
脚手架搭设在厚25cm，宽1.5m的C25砼上。按最不利荷载位置及最不利受力面积进行结构验算。，（20℃时应不小于3Mpa,其抗剪强度不小于1.50Mpa抗剪强度不小于1.50Mpa）所以满足要求。
防护棚架施工
施工流程
施工准备 混凝土垫块安装 钢管支架搭设 顶棚安装顶棚防护围挡 防护棚拆除清扫及验收
施工注意事项
交通疏导及应急措施
施工期间应在高速公路管理部门的指导和协助下提前作好交通疏导工作，加强信息沟通并做好应急预案。搭设中部钢管支架时需临时占用超车道,按公路管理部门要求布设防撞墩、警示标志和标牌。
意外事件造成道路中断的紧急事件（如遇车辆撞击防护棚架、极端恶劣气候造成棚架自身故障等），第一时间报告廊涿高速公路管理处和高速交警，请求予以支持并疏导交通，防止车辆拥堵。事态严重时，应在交警的指挥下，撤除临时隔离墩，疏导交通，需要拆除支架时，按照交警通知和要求办理。吊车、装载机应服从应急抢险指挥部的需要和调遣，第一时间进入现场展开应急救援。
交通标志设置
施工时通道两侧出入口设置红色暴闪警示灯、防撞墩等警示标志和标牌。
交通控制区分为：警告区、上游过渡区、缓冲区、作业区、下游过渡区、终止区。
上游过渡区，长度为90米，在上游过渡区前应设置 “禁止驶入”标志。上游设缓冲区，长度为80米，其与上游过渡区之间设置防撞墩路障（防撞桶内装满砂子）。
工作区长度为36米，车道与作业区之间设置隔离装置（锥形交通标和安全带，因为基座预制块已经考虑到防撞挡块）。
下游过渡区长度为30米，提醒车辆恢复正常通行状态；终止区，长度为30米,末端设置解除限制标志。
在前方2km处设置“前方2km施工给您带来不便敬请体谅”。在上游的前一个道口设置“限高提示标志”，提示超高车辆提前下道。
增加“右侧绕行”和“导向标”。
结束语
在京石客运专线跨既有线防护棚架设计和施工中，为了减小坠落物体的冲击力，我们在设计时在棚架顶部铺设了厚草垫作为缓冲层，但连续梁各块体钢筋及劲性骨架等施工时需要大量使用电焊和气体切割，为了防止溅落的火花引起缓冲草垫着火，我们在草垫上铺设一层薄铁皮，并对铁皮接缝处进行密封，既起到了防火的作用，也避免了雨季时草垫吸水加大棚架荷载效应。鉴于安全的极度重要性，多方面专家对棚架的设计施工方案进行了论证，并最终通过和实施。在三个月的既有线上方连续梁施工中，没有发生过阻碍既有线交通的现象，证明了我们的棚架设计及施工是满足跨既有线施工安全要求的。
参考文献
[1]中华人民共和国铁道部.铁路工务安全规则[S].北京：中国铁道出版社，1989.
[2]江正荣.建筑施工计算手册（第二版）.中国建筑工业出版社，2007.
[3]材料力学.普通高等教育规划教，2003-3.
[4]西南交通大学.高速列车通过棚护支架时空气动力效应计算分析[R].成都：西南交通大学，2009
[5]交通部公路交通安全工程研究中心.道路交通标志.化学工业出版社，2007
第一作者简介：龙思明（1971-），男，毕业于石家庄铁道学院，铁道工程专业，工程师。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。