跨越鐵路的市政橋梁設(shè)計(jì)技術(shù)

樂小剛

（廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院，廣東　廣州 510060）

跨越鐵路的市政橋梁設(shè)計(jì)技術(shù)

樂小剛

（廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院，廣東廣州 510060）

介紹了跨越鐵路的城市橋梁設(shè)計(jì)原則、制約因素和施工方法，并介紹了內(nèi)環(huán)至三元里工程跨鐵路高架橋工程實(shí)例，可為今后的工程設(shè)計(jì)提供參考。

跨越鐵路橋梁；設(shè)計(jì)技術(shù)；設(shè)計(jì)原則

0　引言

隨著城市的發(fā)展和市政路網(wǎng)的建設(shè)，市政道路與鐵路線路的交叉越來越多，不少道路需要通過跨鐵路橋的形式實(shí)現(xiàn)交通功能。鐵路是我國遠(yuǎn)距離交通命脈，一旦鐵路安全受到威脅，將會影響到整個鐵路系統(tǒng)的正常運(yùn)營，造成極大的損失。鐵路部門對可能響鐵路凈空及安全的新建跨鐵路橋梁的建非常重視，對橋梁的橋型、跨徑、材料、施工等嚴(yán)格審查，以保證不影響鐵路的安全運(yùn)營。

因此，跨越鐵路部分的橋梁設(shè)計(jì)十分復(fù)雜，要通過各種措施確保鐵路的安全，除了保證工程竣工后的鐵路正常運(yùn)營安全外，施工過程中的安全尤其重要。而跨越高速鐵路，列車通過會產(chǎn)生的誘導(dǎo)氣流對附近的結(jié)構(gòu)設(shè)施、設(shè)備產(chǎn)生非常大的作用力，加大了安全風(fēng)險(xiǎn)和施工費(fèi)用，人員產(chǎn)生安全威脅，因此跨越高速鐵路橋梁的設(shè)計(jì)更加復(fù)雜。

1　設(shè)計(jì)原則及制約條件

1.1設(shè)計(jì)原則

跨鐵路橋梁的設(shè)計(jì)，除了遵循“安全、耐久、適用、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和美觀”的基本原則外，還遵循以下原則：施工和運(yùn)營期間不影響鐵路的安全，或采取措施后保證鐵路安全；滿足鐵路凈寬、凈高及鐵路規(guī)劃要求；施工簡單快捷，周期短，風(fēng)險(xiǎn)低。

1.2制約條件

鐵路凈空要求一般高度在8 m左右，寬度與具體的線路布置有關(guān)，由于鐵路運(yùn)營不能中斷，必須預(yù)留足夠的施工空間；與鐵路高壓電纜的相對關(guān)系橋位處地形及鐵路周圍的建筑物情況，對施工方案的影響較大，以及鐵路相關(guān)部門對施工方法和施工周期的要求，影響橋梁結(jié)構(gòu)形式的選取；新建橋梁基礎(chǔ)施工期間會對鐵路路基造成影響，要考慮適當(dāng)?shù)陌踩嚯x或采取安全措施；新建橋梁施工時(shí)使用的機(jī)械、設(shè)備不能侵占既有線路限界；在既有線上空施工過程中不得有墜落物威脅接觸網(wǎng)線和列車安全。

2　橋型選擇及施工方法

2.1橋型選擇

根據(jù)以上的制約因素，當(dāng)鐵路線路較少，跨度較小時(shí)，可以采用預(yù)制小箱梁或預(yù)制空心板等橋型；當(dāng)鐵路線路較多，且不能在軌道間立墩時(shí)，要采用一跨跨越鐵路，可以采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁、鋼—混凝土疊合梁、斜拉橋、拱橋等橋型。懸索橋跨越能力最強(qiáng)，但需要垂直吊裝主梁，影響鐵路的運(yùn)營，基本不能采用。

2.2施工方法

預(yù)制吊裝法適用于預(yù)制小箱梁、預(yù)制空心板及鋼—混凝土疊合梁，優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)場作業(yè)時(shí)間段，利用鐵路運(yùn)營期間短暫的間隙就可以完成施工，對鐵路的運(yùn)營影響最小。

現(xiàn)澆支架法是在橋梁下方沿橋軸線方向搭設(shè)滿堂支架對橋梁進(jìn)行整體或分段施工。此法設(shè)計(jì)和施工相對簡單，施工費(fèi)用較低。但施工對高速鐵路運(yùn)營的干擾大，跨線作業(yè)時(shí)間長，風(fēng)險(xiǎn)大。由于跨越鐵路，現(xiàn)澆施工時(shí)需要防護(hù)支架，保證鐵路運(yùn)營安全，但施工防護(hù)支架本身的施工，又會影響鐵路的安全，因此現(xiàn)澆支架法較少采用。

懸臂施工法是沿橋梁跨徑方向?qū)ΨQ逐段施工的方法，不需要支架和臨時(shí)支墩，用掛籃作為現(xiàn)澆梁段的支架。此法施工周期長，需要做好施工期間的安全措施，防止墜物影響鐵路運(yùn)營安全。

轉(zhuǎn)體法是在橋臺或橋墩上預(yù)制一個轉(zhuǎn)動軸心，上部可整體旋轉(zhuǎn)，下部為固定墩臺、基礎(chǔ)，上部構(gòu)造可在橋址附近預(yù)制，旋轉(zhuǎn)角度根據(jù)現(xiàn)場確定，適合連續(xù)梁（剛構(gòu)）橋、斜拉橋和拱橋橋型施工。轉(zhuǎn)體完成后，可在梁跨中或梁端合龍，施工跨越能力大，對既有線干擾小。有開闊的施工場地時(shí)，轉(zhuǎn)體施工靠結(jié)構(gòu)自身旋轉(zhuǎn)就位，不用吊裝設(shè)備，并可以節(jié)省大量支架。上部結(jié)構(gòu)整體預(yù)制，結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能合理。施工速度快，對既有線路干擾小，施工工藝簡便易行，安全、可靠，所用施工機(jī)械簡單，易于掌握，便于推廣所需的防護(hù)規(guī)模小?；稗D(zhuǎn)體設(shè)備受到巨大的壓力，設(shè)計(jì)較復(fù)雜，施工費(fèi)用相對較高。

頂推法是沿橋軸線方向的墩臺后方開辟預(yù)制場地，通過水平液壓千斤頂施力，借助不銹鋼板與聚四氟乙烯模壓板特制的滑動裝置，將梁逐段向?qū)Π俄斶M(jìn)，就位后落架，更換正式支座完成橋梁施工。頂推法施工頂推設(shè)備輕型簡便，不需大型吊運(yùn)機(jī)具。不影響橋下高速列車的運(yùn)行，架設(shè)場地不受限制。施工工廠化，易于質(zhì)量管理。施工對既有線路干擾較少，所需防護(hù)要求不高。頂推過程中截面正、負(fù)彎矩交替變化，需要較多的臨時(shí)墩，否則結(jié)構(gòu)受力可能由施工狀態(tài)控制，導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)工程量相對較大。

3　工程實(shí)例

內(nèi)環(huán)路（市電視臺）至三元里立交高架橋工程位于廣州市的正北方向，是內(nèi)環(huán)路東往西方向轉(zhuǎn)北連接白云新城和新機(jī)場高速路的必經(jīng)之路，也是最便捷的道路，本工程的實(shí)施實(shí)現(xiàn)了內(nèi)環(huán)路東往西與新機(jī)場高速的直接連接，可使廣州市中心區(qū)中部和東部交通到達(dá)新機(jī)場的時(shí)間最短，見圖1。

圖1　工程平面圖

高架橋起點(diǎn)處橋梁寬度為9.25 m，橋梁中線與廣深鐵路的夾角約5°。雙線廣深鐵路軌道中距5.0 m，并預(yù)留了廣深鐵路3線，兩側(cè)是密集的建筑物，沒有采取頂推、轉(zhuǎn)體等施工方法的施工條件。而廣深鐵路非常繁忙，現(xiàn)澆施工周期長，考慮搭設(shè)防護(hù)棚后，鐵路行車凈空不夠，因此無法現(xiàn)澆施工。如果高架橋一跨跨越鐵路，跨度達(dá)到150 m左右，施工難度大，周期長，因此采用了40 m跨的簡支鋼梁型式，采取工廠預(yù)制，現(xiàn)場吊裝的施工方法，橋面板現(xiàn)澆層在鋼梁安裝完成后實(shí)施，做好安全措施，對鐵路的運(yùn)營完全沒有影響。

鋼梁橫斷面見圖2。

由于橋墩要與鐵路線路保持一定的安全距離，采取門架墩的型式，橫梁跨越鐵路線路，跨度在25～30 m之間，上部結(jié)構(gòu)支撐在橫梁上，兩者之間設(shè)橡膠支座。橫梁與墩柱固結(jié)，墩柱的頂部設(shè)計(jì)了與鋼橫梁連接的構(gòu)造?，F(xiàn)場施工完樁基和承臺后，澆筑墩柱混凝土，然后吊裝鋼橫梁，完成橫梁與墩柱的連接。鋼橫梁立面見圖3。

圖2　鋼梁橫斷面圖（單位：mm）

圖3　鋼橫梁立面圖（單位：mm）

為防止高架橋運(yùn)營期間墜物影響鐵路的運(yùn)營

安全，在高架橋兩側(cè)設(shè)置了防拋網(wǎng)，見圖4。

U448.13

B

1009-7716（2016）09-0138-02

2016-05-24

樂小剛（1975-），男，湖北孝感人，高級工程師，從事橋梁設(shè)計(jì)工作。