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1、淺析跨鐵路橋梁的設計方案選擇與施工祝新（中國建筑第六工程局有限公司天津濱海新區(qū)塘沽杭州道72 號 300457）摘要：針對龍巖大道高架橋跨越漳龍鐵路線、龍廈鐵路的現(xiàn)狀，研究三個斜拉橋方案和一個連續(xù)梁方案，其中方案一、二均采用轉(zhuǎn)體施工方案，方案三采用懸拼施工，方案四采用預應力混凝土連續(xù)梁上跨鐵路施工，提出了采用連續(xù)梁上跨鐵路施工方案優(yōu)于斜拉橋方案。通過四套設計方案和施工技術的對比及對鐵路運營的影響的分析，從經(jīng)濟、技術及對周邊環(huán)境的影響等因素確定選擇鋼筋混凝土連續(xù)剛性結(jié)構上跨鐵路的方案。關鍵詞：斜拉橋；連續(xù)剛性結(jié)構；跨鐵路；1、引言：隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，國內(nèi)電氣化鐵路大面積建成通車，在現(xiàn)代城市2、橋梁建設中，不可避免與鐵路的交叉、下穿、上跨。而電氣化鐵路具有高速度、高安全性、高密度運營的特點，因此在上跨和下穿方案的選擇顯得尤為重要。2、工程簡介1）工程概況龍巖大道高架橋雙向六車道，高架橋主線跨越登高西路、人民路、贛龍鐵路、羅龍路、龍津河，與愛亭路平交。主橋長主橋跨越龍津河、漳龍鐵路線、龍廈鐵路、龍巖站遷出線，斜交角在25-30度左右，既有龍廈鐵路為雙線電氣化鐵路，既有漳龍鐵路為單線電氣化鐵路，在立交范圍內(nèi)既有鐵路為曲線。2）技術標準道路等級：城市II級主干道設計車速：60km/h 跨鐵路段設計荷載：公路-I級荷載基礎考慮1.3 倍安全系數(shù)凈空要求：漳龍鐵路線、龍巖站遷出線凈高6.75m3、；龍廈鐵路線鐵路凈高7.5m；高架橋凈高12m（考慮接觸網(wǎng)立柱更換高度）3、橋梁設計原則1）結(jié)構形式力求簡單，施工方便、快速、減少在鐵路上方的施工時間；2）結(jié)構受力合理、明確，滿足耐久性和可靠度要求；3）結(jié)構滿足鐵路運營安全和鐵路規(guī)劃要求4、設計方案方案一：200+200m鋼箱梁獨塔斜拉橋1）總體布置主橋橋型為獨塔雙索面斜拉橋，孔徑布置為（200+200）m，主橋全長400m；2）結(jié)構體系主橋結(jié)構體系采用塔、梁、墩固結(jié)體系，邊墩約束橫向線位移、釋放縱向線位移；3）主梁頂寬 3700cm，中線處梁高300cm，標準節(jié)段長1200cm，可根據(jù)現(xiàn)場和運輸條件分為400cm-600cm一個節(jié)段。4）主4、塔及基礎主塔由上塔柱、中塔柱、下塔柱及橫梁組成的框架結(jié)構，為偏心受壓構件。主塔下設上下兩層矩形承臺，中間設置鉸盆，承臺下布置32 根 2.0m 樁。5）斜拉索斜拉索采用空間扇形布置，兩端均按張拉端設計，安裝時在塔端張拉，主梁端錨固。6）施工方案斜拉橋轉(zhuǎn)體施工，轉(zhuǎn)體后將上下承臺澆筑成整體固結(jié)。方案二：混凝土雙塔斜拉橋1）總體布置主橋橋型為雙塔雙索面斜拉橋孔徑布置為（90+200+90）m，主橋全長400m；2）結(jié)構體系主橋支承采用半漂浮體系。3）主梁主梁采用邊主梁截面，雙向預應力混凝土結(jié)構。4）主塔及基礎主塔采用H型混凝土橋塔，主塔下設承臺，承臺下布置2.0m 灌注樁。方案三：結(jié)合梁獨塔斜拉橋15、）總體布置獨塔雙索面斜拉橋，孔徑布置200m+140m，主橋全長340m，邊跨設一個輔助墩。2）結(jié)構體系主橋結(jié)構體系采用塔、梁、墩固結(jié)體系，邊墩約束橫向線位移、釋放縱向線位移；3）主梁加勁梁采用等高度邊主梁，混合梁體系，混凝土梁長154m，鋼梁長186m。4）主塔及基礎主塔由上塔柱、中塔柱、下塔柱及橫梁組成的框架結(jié)構，為偏心受壓構件。主塔下設上下兩層矩形承臺，中間設置鉸盆，承臺下布置32 根 2.0m 樁。方案四：連續(xù)剛構橋1）總體布置主橋為連續(xù)剛*構橋，孔徑布置為（85+2*140+85）m，主橋全長450m。2）結(jié)構體系主橋結(jié)構體系采用剛性連續(xù)梁體系。3）主墩和基礎主墩采用矩形柱式墩，承臺6、采用矩形承臺，承臺下設16 根 1.8m 樁基。4、設計方案對比1）設計方案比較設計方案方案一方案二方案三方案四200+200m 鋼箱梁獨塔斜拉橋混凝土梁雙塔斜拉橋結(jié)合梁獨塔斜拉橋連續(xù)鋼構橋或T夠連續(xù)梁橋總橋長（m）400 380 340 450 工程造價（建安費，萬元）24480 16420 19600 12623 交角與鐵路交角在25 30與鐵路交角在2530與鐵路交角在2530與鐵路交角在30 35施工工期（月）16 1618 2024 1618 施工方案轉(zhuǎn)體施工掛籃懸灌或轉(zhuǎn)體施工懸臂吊裝掛籃懸灌或轉(zhuǎn)體施工后期養(yǎng)護工作量鋼箱梁需定期進行涂裝、斜拉索需定期換索斜拉索需定期換索鋼縱梁、橫梁需7、定期進行涂裝、斜拉索需定期換索養(yǎng)護量小施工難易程度鋼梁節(jié)段通過公路運輸；現(xiàn)場采用架梁吊機懸拼施工；轉(zhuǎn)體施工，工藝較復雜掛籃懸灌、工藝成熟砼橋面板需預制，安裝后需通過濕澆縫連接成整體，施工較復雜掛籃懸灌、工藝成熟施工期間對鐵路運行的影響施工期間僅轉(zhuǎn)體施工時對鐵路有干擾影響，但影響時間和周期很短。在鐵路上方如采用掛籃懸灌，對鐵路干擾影響時間、周期較長；如采用轉(zhuǎn)體施工，僅在轉(zhuǎn)體施工和合攏段施工時對鐵路有干擾影響，但影響時間和周期較短，懸臂吊裝對鐵路干擾影響時間、周期較長，既有鐵路長達120m范圍需搭設曲線防護棚架，且公路橋跨鐵路橋范圍防護棚搭設困難。在鐵路上方如采用掛籃懸灌，對鐵路干擾影響時間、周期8、較長；如采用轉(zhuǎn)體施工，僅在轉(zhuǎn)體施工和合攏段施工時對鐵路有干擾影響，但影響時間和周期較短，其中：合攏段需在鐵路上方搭設防護棚架。運營期間對鐵路運行的影響鋼箱梁定期涂裝、斜拉索定期換索對鐵路運營安全有一定影響，尤其是斜拉橋換索對既有鐵路安全存在一定的安全風險。斜拉索定期換索對鐵路運營安全有一定影響，并存在一定的安全風險。鋼縱梁、橫梁定期涂裝、斜拉索定期換索對鐵路運營安全有一定影響，尤其是斜拉橋換索對既有鐵路安全存在一定的安全風險。無對既有鐵路接觸無無無對接觸網(wǎng)立柱進網(wǎng)立柱的影響行遷改并改用懸掛在梁底方式對既有鐵路路基、橋梁以及周邊建筑物安全的影響較大較大較大相對較小跨鐵路高架橋凈高12.0 米129、.0 米12.0 米8.5 米（接觸網(wǎng)立柱懸掛在混凝土梁梁底）2）施工方案比較(1)方案一主塔及邊墩基礎位于鐵路線外，采用常規(guī)陸上施工即可；承臺、上下轉(zhuǎn)盤等轉(zhuǎn)體系統(tǒng)施工；主塔采用常規(guī)爬模現(xiàn)澆法施工；鋼梁采用工廠節(jié)段預制，運輸至現(xiàn)場后采用橋梁吊機懸拼施工；斜拉橋轉(zhuǎn)體施工，轉(zhuǎn)體完成后上下承臺澆筑成整體固結(jié)；（2）方案二主塔及邊墩基礎位于鐵路線外，采用常規(guī)陸上施工即可；承臺、上下轉(zhuǎn)盤等轉(zhuǎn)體系統(tǒng)施工；主塔采用常規(guī)爬模現(xiàn)澆法施工；主梁采用支架現(xiàn)澆或掛藍懸澆；斜拉橋轉(zhuǎn)體施工，轉(zhuǎn)體完成后上下承臺澆筑成整體固結(jié)；（3）方案三主塔及邊墩基礎位于鐵路線外，采用常規(guī)陸上施工即可；主塔采用常規(guī)爬模現(xiàn)澆法施工；邊跨混凝10、土主梁采用支架法現(xiàn)澆，主跨鋼梁采用工廠節(jié)段預制，運輸至現(xiàn)場后采用橋梁吊機懸拼施工；（4）方案四主塔及邊墩基礎位于鐵路線外，采用常規(guī)陸上施工即可；主梁采用掛籃懸澆，箱梁0 號塊采用墩旁支架現(xiàn)澆施工，邊跨現(xiàn)澆段利用墩旁托架或掛籃現(xiàn)澆施工。5、方案分析1）關于方案一（鋼箱梁獨塔斜拉橋方案）、方案二（混凝土雙塔梁斜拉橋方案）和方案四（剛構連續(xù)梁或T 構連續(xù)梁方案）采用的轉(zhuǎn)體施工方案，將導致鐵路兩側(cè)既有建筑物有一定的額外拆遷量，且方案四轉(zhuǎn)體噸位太大（約26000 噸左右；）此外由于轉(zhuǎn)體施工方案上下承臺厚度較大，且不宜出露于地面以上，導致橋墩基坑開挖太深，深基坑開挖防護較為困難。2）關于方案三（結(jié)合梁獨塔11、斜拉橋方案），由于在公路橋跨鐵路橋范圍防護棚設置非常困難（尤其是拆除施工）。因此，該橋型方案在施工到橋跨范圍施工節(jié)段時，宜采用“要點”并在既有鐵路采取停電措施情況下進行施工；對既有鐵路影響太大，不宜采用。3）關于方案四（剛構連續(xù)梁或T 構連續(xù)梁方案）如橋下凈高按滿足橋下接觸網(wǎng)立柱維護更換不小于 12m凈高要求進行設置，將導致人民西路上下匝道無法設置，如采用遷改接觸網(wǎng)立柱方案并將接觸網(wǎng)懸掛在梁底，必須取得既有鐵路電氣化管理部門的同意方能成立。從工程造價來看，斜拉橋的造價費用要比連續(xù)剛構或T構連續(xù)梁橋的費用多0.5 倍到一倍左右。同樣是斜拉橋，鋼箱梁的費用要比混凝土的造價高25%左右。從技術角度來12、講前三個斜拉橋的方案，最大的技術問題有主塔承臺的開挖對鐵路路基的影響和斜拉橋的換索和涂裝對鐵路運營的影響。鑒于目前國內(nèi)跨鐵路的斜拉橋，尤其是鋼箱梁的斜拉橋都不多，可借鑒的經(jīng)驗不多，需要注意的地方和專項技術較多。但是靠近鐵路路基的開挖和圍堰支護，在國內(nèi)也很多相似的工程，技術也相對成熟；另外隨著國內(nèi)斜拉橋的增多，斜拉橋拉索和涂裝的技術和工藝也將會有比較大的發(fā)展，故換索和涂裝的周期必定會延長，對周圍的影響也一定會減少。6、結(jié)論在四個方案都滿足規(guī)范要求的前提下，技術和造價是約束龍巖大橋方案選擇的主要因素。通過四套設計方案比較，從經(jīng)濟、技術難度和對鐵路和周邊環(huán)境的影響考慮，采用方案四中的掛籃懸澆是比較合理的。參考文獻建設項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)（中國計劃出版社）建設項目可行性研究與經(jīng)濟評價手冊（中國物價出版社）投資項目可行性研究指南（國家計委2002 年頒布）城市道路設計規(guī)范（CJJ37-1990）城市橋梁設計規(guī)范、（CJJ11-2011）鐵路橋涵設計基本規(guī)范(TB10002.1-2005)