連樂鐵路岷江特大橋方案設(shè)計研究

龔志勇 吳益波（中鐵二院重慶公司，重慶 400023）

連樂鐵路岷江特大橋方案設(shè)計研究

龔志勇 吳益波
（中鐵二院重慶公司，重慶 400023）

連樂線岷江特大橋主橋采用（100+3×180+100）m連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，通過對橋式方案及梁部結(jié)構(gòu)尺寸的研究，得出較合理的結(jié)構(gòu)形式，并為類似工程設(shè)計提供參考。

鐵路橋；橋式方案；連續(xù)梁；連續(xù)—剛構(gòu)組合體系

1 工程概述

新建鐵路連界至樂山線岷江特大橋在樂山市市中區(qū)岷江河段跨越岷江主河道，橋梁全長4092.8m。岷江為通航河道，河道現(xiàn)狀為Ⅳ級，規(guī)劃為Ⅲ級。大橋與上游樂自高速岷江特大橋軸線距離40m，相鄰邊緣距離26m，該公路橋主橋為（100+3×180+100）m連續(xù)梁。鐵路橋采用與公路橋?qū)撞贾茫岳ê健Ｆ渲饕夹g(shù)標準如下：

（1）線路等級：Ⅰ級；

（2）正線數(shù)目：單線；

（3）設(shè)計活載：中-活載；

（4）設(shè)計速度：旅客列車160km/h。

2 橋式方案設(shè)計比選

本橋主墩最小墩高約20m，最大墩高不超過30m，主墩抗推剛度較大，兼之單主跨達180m，屬國內(nèi)外均罕見的鐵路長聯(lián)大跨結(jié)構(gòu)。若采用連續(xù)剛構(gòu)方案，則收縮徐變及溫度荷載產(chǎn)生的次內(nèi)力過大，結(jié)構(gòu)受力嚴重不合理，故本方案比選主要針對連續(xù)梁體系和連續(xù)+剛構(gòu)組合體系進行深入研究，進而確定本橋合理的結(jié)構(gòu)體系。

2.1 連續(xù)梁方案設(shè)計研究

鑒于本橋主墩較矮，從加強橋墩防撞，增加橋墩整體抗推剛度及降低施工難度等角度考慮，主橋橋墩統(tǒng)一采用大尺寸實心墩較為合理。故連續(xù)梁方案的研究重點是梁高及梁寬的合理性問題。

2.1.1 不同梁高設(shè)計比選

此次方案比選是基于梁頂寬8.5m，箱寬7.0m保持不變的基礎(chǔ)上進行的，相應(yīng)的細部尺寸（頂板厚65cm，底板厚0.55m～1.2m，腹板厚0.6m～1.2m）及縱向預(yù)應(yīng)力配置等亦保持不變，僅通過有規(guī)律的改變梁高進行相關(guān)研究。本次計算主要采用midas/civil 2011進行計算分析，因附加力的作用對連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響較小，鑒于篇幅所限，表1僅列出梁部在主力組合作用下的主要計算結(jié)果。

由表1數(shù)據(jù)可知，梁高的變化對正截面抗彎強度的影響較大，對梁體剛度有一定的影響，對其斜截面抗剪，正截面抗裂，斜截面抗裂及橫向自振周期四項指標的影響不是很明顯。梁體受力的最不利位置均位于主跨跨中。本著降低恒載，節(jié)約造價考慮，可選擇梁高較小的方案4進行進一步研究分析。

2.1.2 不同梁寬設(shè)計比選

本方案研究依據(jù)上述梁高變化研究成果，在梁高由跨中7.2m按二次拋物線漸變至支點梁高13.4m保持不變的基礎(chǔ)上重點考察梁體箱寬變化對結(jié)構(gòu)的造成的相關(guān)影響。表2為不同梁寬變化的結(jié)構(gòu)主要計算結(jié)果。

由表2的數(shù)據(jù)，梁頂寬保持8.5m不變，梁底寬的變化，對正截面抗彎、正截面抗裂、橫向剛度及橫向自振周期影響很大，對梁體的豎向剛度有一定的影響，對斜截面抗剪和斜截面抗裂這兩個指標的影響不大，而且，箱寬越大，受力越有利；梁底寬保持6.5m不變，梁頂寬的變化，對正截面抗彎、豎向剛度、橫向剛度這個指標的影響很大，對梁體的橫向自振周期有一定的影響，對正截面抗裂、斜截面抗裂和斜截面抗剪這三個指標的影響不大。梁頂寬度越小，對正截面抗彎有利，但對梁體整體剛度及橫向自振周期不利。梁體受力的最不利位置均位于主跨跨中。因本橋主橋?qū)俚湫偷膯尉€長聯(lián)大跨結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)在車橋耦合及地震力作用下的動力特性顯著，對橫向剛度要求較高，故梁頂寬及箱寬均不宜過窄，并結(jié)合梁體縱向預(yù)應(yīng)力布置構(gòu)造要求，綜合考慮后梁體結(jié)構(gòu)頂寬取8.5m，箱寬取7.5m較為合適。

綜合上述研究分析，本連續(xù)梁方案梁部結(jié)構(gòu)較合理的構(gòu)造尺寸為箱梁采用二次拋物線變高截面，單箱單室，邊墩及跨中處梁高7.2m，主墩處梁高13.4m，頂板厚0.65m，頂板寬8.5m；底板厚由0.55m按二次拋物線漸變至1.2m，底板寬7.5m；腹板采用豎直腹板，厚度由0.6m線性變化至1.2m。連續(xù)梁方案立面布置如圖1所示。

2.2 連續(xù)+剛構(gòu)組合體系方案設(shè)計研究

本方案采用通航主孔兩側(cè)墩梁固結(jié)，其余主墩頂設(shè)縱向活動支座的結(jié)構(gòu)體系。由于墩高受限，使得墩體受力成為橋梁設(shè)計的主要控制因素之一。本次研究的側(cè)重點在于墩體受力。本方案計算分析時梁部結(jié)構(gòu)采用連續(xù)梁方案分析研究得出的推薦結(jié)構(gòu)尺寸，橋墩采用C40砼，受力主筋采用2根一束Φ32@10cm的HRB400普通鋼筋，表3為剛構(gòu)墩的主要計算結(jié)果。

表1　不同梁高變化結(jié)構(gòu)的主要計算結(jié)果

表2　不同箱寬變化結(jié)構(gòu)的主要計算結(jié)果

表3　連續(xù)+剛構(gòu)組合體系的剛構(gòu)墩主要計算結(jié)果

通過上述計算結(jié)果可以看出，該橋若采用連續(xù)+剛構(gòu)組合結(jié)構(gòu)，雙肢薄壁墩比薄壁空心單墩受力相對有利，但無論采取那種橋墩形式，橋墩受力均嚴重不合理，截面檢算不滿足規(guī)范要求，究其原因，主要是由于剛構(gòu)墩高度過矮（42號墩最大墩高28m，43號墩最大墩高22m），橋墩抗推剛度較大，采用墩梁固結(jié)的結(jié)構(gòu)形式造成橋墩結(jié)構(gòu)的墩頂與墩底附加彎矩過大，造成墩身難以通過相關(guān)檢算，故該方案不可行。

3 結(jié)論

（1）單線鐵路長聯(lián)大跨結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)工程實際對橋式方案進行深入分析，在此基礎(chǔ)上確定經(jīng)濟合理的設(shè)計方案。

（2）長聯(lián)大跨結(jié)構(gòu)因收縮徐變及溫度作用下對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效應(yīng)突出，控制結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)特別注意。

（3）該結(jié)構(gòu)應(yīng)采用變高度梁，梁高取值宜滿足以下條件：邊支點和跨中高跨比一般可取1/22～1/25，中支點處高跨比一般為1/12～1/14；梁寬可根據(jù)計算及預(yù)應(yīng)力構(gòu)造優(yōu)化確定，但不宜過窄，以適應(yīng)結(jié)構(gòu)的整體受力要求。

（4）通過本橋的方案設(shè)計研究，可對類似結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一定的參考，并為該類結(jié)構(gòu)向更大規(guī)模發(fā)展提供一定的借鑒意義。

[1]TB 10002.1-2005，鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范[S].

[2]TB 10002.5-2005，鐵路橋涵鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3何庭國，袁明，陳列，戴曉春.福廈鐵路跨越烏龍江長聯(lián)大跨連續(xù)梁橋設(shè)計[J].橋梁建設(shè)，2008（04）.

[4]王聰.小曲線半徑下長聯(lián)大跨剛構(gòu)—連續(xù)組合梁的方案比選[J].四川建筑，2012（02）.

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