跨越鐵路的市政橋梁設計技術

樂小剛

（廣州市市政工程設計研究總院，廣東　廣州 510060）

跨越鐵路的市政橋梁設計技術

樂小剛

（廣州市市政工程設計研究總院，廣東廣州 510060）

介紹了跨越鐵路的城市橋梁設計原則、制約因素和施工方法，并介紹了內環至三元里工程跨鐵路高架橋工程實例，可為今后的工程設計提供參考。

跨越鐵路橋梁；設計技術；設計原則

0　引言

隨著城市的發展和市政路網的建設，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現交通功能。鐵路是我國遠距離交通命脈，一旦鐵路安全受到威脅，將會影響到整個鐵路系統的正常運營，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、施工等嚴格審查，以保證不影響鐵路的安全運營。

因此，跨越鐵路部分的橋梁設計十分復雜，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，列車通過會產生的誘導氣流對附近的結構設施、設備產生非常大的作用力，加大了安全風險和施工費用，人員產生安全威脅，因此跨越高速鐵路橋梁的設計更加復雜。

1　設計原則及制約條件

1.1設計原則

跨鐵路橋梁的設計，除了遵循“安全、耐久、適用、環保、經濟和美觀”的基本原則外，還遵循以下原則：施工和運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、凈高及鐵路規劃要求；施工簡單快捷，周期短，風險低。

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，由于鐵路運營不能中斷，必須預留足夠的施工空間；與鐵路高壓電纜的相對關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，以及鐵路相關部門對施工方法和施工周期的要求，影響橋梁結構形式的選取；新建橋梁基礎施工期間會對鐵路路基造成影響，要考慮適當的安全距離或采取安全措施；新建橋梁施工時使用的機械、設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線和列車安全。

2　橋型選擇及施工方法

2.1橋型選擇

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

2.2施工方法

預制吊裝法適用于預制小箱梁、預制空心板及鋼—混凝土疊合梁，優點是現場作業時間段，利用鐵路運營期間短暫的間隙就可以完成施工，對鐵路的運營影響最小。

現澆支架法是在橋梁下方沿橋軸線方向搭設滿堂支架對橋梁進行整體或分段施工。此法設計和施工相對簡單，施工費用較低。但施工對高速鐵路運營的干擾大，跨線作業時間長，風險大。由于跨越鐵路，現澆施工時需要防護支架，保證鐵路運營安全，但施工防護支架本身的施工，又會影響鐵路的安全，因此現澆支架法較少采用。

懸臂施工法是沿橋梁跨徑方向對稱逐段施工的方法，不需要支架和臨時支墩，用掛籃作為現澆梁段的支架。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營安全。

轉體法是在橋臺或橋墩上預制一個轉動軸心，上部可整體旋轉，下部為固定墩臺、基礎，上部構造可在橋址附近預制，旋轉角度根據現場確定，適合連續梁（剛構）橋、斜拉橋和拱橋橋型施工。轉體完成后，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，轉體施工靠結構自身旋轉就位，不用吊裝設備，并可以節省大量支架。上部結構整體預制，結構整體性強、穩定性好，結構的力學性能合理。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，所用施工機械簡單，易于掌握，便于推廣所需的防護規模小。基座及轉體設備受到巨大的壓力，設計較復雜，施工費用相對較高。

頂推法是沿橋軸線方向的墩臺后方開辟預制場地，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，將梁逐段向對岸頂進，就位后落架，更換正式支座完成橋梁施工。頂推法施工頂推設備輕型簡便，不需大型吊運機具。不影響橋下高速列車的運行，架設場地不受限制。施工工廠化，易于質量管理。施工對既有線路干擾較少，所需防護要求不高。頂推過程中截面正、負彎矩交替變化，需要較多的臨時墩，否則結構受力可能由施工狀態控制，導致主體結構工程量相對較大。

3　工程實例

內環路（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，是內環路東往西方向轉北連接白云新城和新機場高速路的必經之路，也是最便捷的道路，本工程的實施實現了內環路東往西與新機場高速的直接連接，可使廣州市中心區中部和東部交通到達新機場的時間最短，見圖1。

圖1　工程平面圖

高架橋起點處橋梁寬度為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，并預留了廣深鐵路3線，兩側是密集的建筑物，沒有采取頂推、轉體等施工方法的施工條件。而廣深鐵路非常繁忙，現澆施工周期長，考慮搭設防護棚后，鐵路行車凈空不夠，因此無法現澆施工。如果高架橋一跨跨越鐵路，跨度達到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，采取工廠預制，現場吊裝的施工方法，橋面板現澆層在鋼梁安裝完成后實施，做好安全措施，對鐵路的運營完全沒有影響。

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，上部結構支撐在橫梁上，兩者之間設橡膠支座。橫梁與墩柱固結，墩柱的頂部設計了與鋼橫梁連接的構造?，F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）

為防止高架橋運營期間墜物影響鐵路的運營

安全，在高架橋兩側設置了防拋網，見圖4。

U448.13

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1009-7716（2016）09-0138-02

2016-05-24

樂小剛（1975-），男，湖北孝感人，高級工程師，從事橋梁設計工作。