包鋼新體系鐵路專用線跨包白包蘭線特大橋成果小結

林軍

摘 要：隨著社會經濟的快速發展，橋梁建設規模在不斷的擴大。在橋梁建設過程中，必須充分考慮橋址所處的自然環境以及地質條件，并且充分了解橋梁建設中的難點問題，從而在橋梁建設和設計中找出有效的解決難點問題的措施。本文主要以包鋼新體系鐵路專用線跨包白包蘭線特大橋為例，闡述了該橋梁建設中的難點問題以及難點解決措施。

關鍵詞：大橋；橋址；曲線；難點；措施

1 跨包白包蘭線特大橋簡介

1.1 自然概況及主要控制因素

包鋼新體系鐵路專用線跨包白包蘭線特大橋橋址處原地形比較平坦，但橋址局部范圍包鋼集團一直在進行填筑工作，填筑料為兩種，既有包白上行線至新建成品站和原料站范圍的填筑料為鋼碴，既有包白上行線至既有包蘭上行線范圍的填筑料為建筑垃圾。

根據水質分析報告，判定地下水對處于化學環境中的鐵路混凝土結構具有硫酸鹽和氯鹽侵蝕性。沿線地下水主要為第四系孔隙潛水，受大氣降水和地表水補給，勘測期間地下水穩定水位埋深一般在4.6～10.5m（高程1019.33～1022.28m）左右，地下水位隨季節變化，水位年變幅1.5～2m。含水層以第四系沖洪積層為主。

橋址處表層土為粉土、雜填土及填筑土，土層厚度分別為0～3m、5～10.8m和3～10m。粉土的基本承載力為150kPa。表層土下為粉質粘土，其基本承載力為150～180kPa，內含有細砂和粗砂夾層，夾層厚度為1～2m。

1.2 主要技術條件

本橋為跨越既有包白上行線（竣工后為成品站走行線）、改建包白上行線、包蘭上行線、為打拉亥至包頭北下行聯絡線預留條件及以橋代路而設。該橋位于直線和R=300m的曲線上，線路坡度為7‰。本橋跨越既有包白上行線（竣工后為成品站走行線）、改建包白上行線、既有包蘭上行線，設計線軌面與既有軌面高差分別為10.22m、9.97m和8.93m。

1.3 橋式方案

跨包白包蘭線特大橋中心里程為YDK0+993.69全橋采用19-16m+14m+32-16m+20m+9-24m預應力混凝土梁，橋梁全長1126.34m，橋高20m。其中第20孔以1～14m簡支箱梁跨越包蘭上行線，第19號橋墩邊距離線路中心5.71m，第20號橋墩邊距線路中心5.73m，梁底距離既有線軌面7.0m；第56孔以1～24m簡支梁跨越改建包白上行線，第55號橋墩邊距離線路中心8.79m，第56號橋墩邊距線路中心6.18m，梁底距離既有線軌面7.0m；第61孔以1～24m梁跨越既有包白上行線，第60號橋墩邊距離線路中心5.65m，第61號橋墩邊距線路中心5.98m，梁底距離既有線軌面7.2m。

2 跨包白包蘭線特大橋工程難點

本橋在設計中需要考慮的控制性因素繁多，主要體現在以下幾個方面：

（1）橋址處工程地質條件差，主要為粉質粘土、細砂、新填筑建筑垃圾、新填筑鋼鐵廢碴等低承載力和無承載力土質。

（2）橋址處水文地質條件差，經地質專業實地試驗，本工程地下水為硫酸鹽和氯鹽侵蝕。為確保工程質量，橋梁專業為施工單位提出了有針對性的混凝土配合比指導意見。

（3）工程所在地地震烈度為Ⅷ度。地震烈度是表示某一區域范圍內地面和各類建筑結構遭受到一次地震影響的平均強弱程度的指標，反映了在一次地震中一定地區內地震多種因素綜合強度的總平均水平，是地震破壞作用大小的一個總評價。

（4）橋址處線路平面條件差，跨包白包蘭線特大橋絕大多數橋跨位于300m曲線半徑上。

（5）橋址處線路縱坡條件差，原料站走行線受到起點終點車站高程的限制，在跨越包蘭上行線時，容許橋梁梁體的結構高度僅為1.1m（跨度為14.5m），至此跨越包蘭上行線的橋梁梁體受到低高度結構和300m小半徑的雙重考驗，為典型的小半徑曲線低高度梁。

（6）梁式橋橋下跨越的障礙物較多，為躲避障礙物，一座橋上出現數處不等跨結構橋墩。

（7）部分橋涵工點置于新填筑的建筑垃圾和新填筑的鋼鐵廢碴上，在設計中除了常規的設計外，需將防止主體結構沉降作為重點控制的因素。

3 跨包白包蘭線特大橋工程難點解決措施

3.1 橋梁基礎處理

在本工程中，部分橋涵工點置于新填筑的建筑垃圾和新填筑的鋼鐵廢碴上，屬于低承載力和無承載力土質，因而必須采取有效的基礎處理措施，從而預防橋梁主體結構發生沉降現象，提高橋梁基礎的穩定性。本工程采用樁基礎，樁基設計為低承臺，低承臺樁基可以較好的利用承臺側面土體的抗力，故抵抗水平荷載的能力較強，自身的穩定性較好在各類結構工程中均用的較多。

3.2 橋梁抗震設計

在本橋梁墩臺設計中，因為橋梁所處地區的地震烈度高，因為對于墩臺基礎設計應該盡可能的避開斷裂帶。如果斷裂帶很寬而不能采用大跨跨越時，應避開破碎帶。為了防止落梁，應加強梁部結構與墩臺的連接，保證支座部件和支座與梁、墩臺頂帽連接錨栓的強度。本工程上部結構和下部結構連接建議采用支座連接方式，并且對梁墩的搭接長度進行合理的設置。普通橡膠支座在破壞后會加劇破壞橋梁，根據本工程實際情況，選擇減震型鋼支座。對于連續梁橋在設置固定支座后，應充分考慮固定支座設置對抗震的不利影響，慎用墩梁固結方案，應注重考慮各墩水平受力的平均分擔。

3.3 曲線梁設計處理

根據上文可知，該橋梁是曲線梁，曲線梁與直線梁相比來說，氣受力主要有以下幾個特點：①軸向變形與平面內彎曲的禍合；②豎向撓曲與扭轉的禍合；③它們與截面畸變的禍合。其中最主要的是撓曲變形和扭轉變形的藕合。在曲線梁中，由于存在較大的扭矩，使梁截面處于“彎一扭”藕合作用狀態，通常會出現外梁超載，內梁卸載的現象，尤其在寬橋情況下更會增大內、外梁受力的差異。因此在曲線梁橋中，常選用箱形截面形式，因其具有適應曲線梁抗扭剛度大，整體穩定性好，能夠充分利用材料，節省橋下空間等優點。另外，由于曲線梁內外側支座反力有時相差很大，當活載偏置時，內側支座甚至會出現負反力，如果支座不能承受拉力，就會出現梁體與支座發生脫離的現象，通常稱為“支座脫空”。為了避免這一情況的出現，可以將中間支座預設偏心來降低梁端的扭矩，控制沿梁長方向的扭矩峰值，使梁端內外側的支座反力趨于相等。

4 結 語

綜上所述，包鋼新體系鐵路專用線跨包白包蘭線特大橋設計難點問題就是基礎處理以及抗震設計，以上設計成果不僅適用于包鋼新體系鐵路專用線工程，也同樣適用于條件相同的工程中，進一步提高了橋梁工程適應復雜項目的能力。

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