椒江特大橋總體設(shè)計(jì)綜述

王 進(jìn)

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 北京 102600）

1 引言

杭紹臺鐵路椒江特大橋是國內(nèi)跨度最大的四線高速鐵路橋梁。大橋建設(shè)條件復(fù)雜，具有設(shè)計(jì)活載大、線路條件復(fù)雜、行車舒適性要求高、剛度要求高、跨越河流通航要求高、受潮汐影響大、防洪要求高、受臺風(fēng)影響大等特點(diǎn)。主航道橋采用主跨480 m鋼桁斜拉橋。大橋采用技術(shù)成熟的結(jié)構(gòu)體系，合理設(shè)置輔助墩，適當(dāng)加大塔高和加勁梁桁高，采用在大跨度橋梁中適應(yīng)性較好的橋面體系等措施；備用航道橋和引橋采用連續(xù)梁、T構(gòu)、簡支箱梁等橋式，結(jié)合線路條件、通航條件、防洪要求、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件等確定不同的橋梁布置形式，椒江特大橋在復(fù)雜的建設(shè)條件下實(shí)現(xiàn)了功能要求。

2 工程概況

杭紹臺鐵路椒江特大橋全長5 255 m，位于既有臺州大道椒江大橋上游2.2 km，大橋采用杭紹臺鐵路與預(yù)留沿海鐵路四線共用通道的方式建設(shè)。大橋范圍杭紹臺鐵路及沿海鐵路均為高速鐵路，主航道橋速度目標(biāo)值為250 km／h，其余橋梁速度目標(biāo)值350 km／h。主航道橋及兩端各約1 km范圍內(nèi)采用有砟軌道，其余段落采用CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道。

橋位處椒江屬感潮河段，河床基本趨于穩(wěn)定，南側(cè)為主航道，北側(cè)為備用航道。主航道通航孔設(shè)計(jì)代表船型為3 000 t級海船，兼顧通行2萬t級新造船，遠(yuǎn)期預(yù)留5 000 t級海輪通行條件，備用航道通航孔遠(yuǎn)期預(yù)留3 000 t級海輪通行條件。

橋址區(qū)工程地質(zhì)場地穩(wěn)定，椒江河道下基巖埋深120～132 m，覆蓋層為第四系淤泥質(zhì)土、黏性土、砂類土，地質(zhì)構(gòu)造主要為基巖節(jié)理裂隙。多遇地震、設(shè)計(jì)地震、罕遇地震加速度依次為0.044 g、0.065 3 g、0.102 g。

3 平面及縱斷面設(shè)計(jì)

為節(jié)省工程總投資，充分利用椒江寶貴的橋位資源，椒江特大橋四線共用跨江通道［1］，線路平面采用沿海鐵路外包杭紹臺鐵路的方式布置。主航道橋四線合建，線間距（5.3+5.0+5.3）m。北引橋處于疏解區(qū)，設(shè)有四線合建過渡段，杭紹臺鐵路正線線間距5.0 m，沿海鐵路與杭紹臺鐵路正線線間距由5.3 m逐漸加大，沿海鐵路上行線展線跨越杭紹臺鐵路正線后與下行線并為雙線；南引橋向南引入臺州中心站，四線合建，線間距（5.3+5.0+5.3）m。為盡量減小新建橋梁對通航、水流、河勢的影響，并兼顧臺州中心站布設(shè)，主航道橋軸線與椒江水流方向夾角86°。為滿足主航道橋設(shè)鋼軌溫度調(diào)節(jié)器的條件，主航道橋及其兩端一定范圍內(nèi)線路不設(shè)平曲線及豎曲線［2-3］。椒江特大橋平面示意見圖1。

圖1 椒江特大橋平面示意

橋面高程受航道凈空控制，其中主航道凈空高度不小于38 m，備用航道凈空高度不小于23.5 m。因此，橋面最高點(diǎn)位于主航道橋主跨跨中，以此為對稱軸設(shè)半徑30 000 m凸豎曲線，兩側(cè)順接1.3‰縱坡，以滿足鐵路橋面縱向排水的要求，為盡快降低橋高，兩側(cè)引橋采用最大容許的20‰縱坡［4］。

4 橋式布置

由于橋區(qū)船舶航行密度較大，橋梁孔跨布設(shè)需滿足航道條件、防洪要求、道路立交要求，同時(shí)在滿足橋梁使用功能的前提下，力求結(jié)構(gòu)受力合理，且具有較好的經(jīng)濟(jì)性［5-6］。

4.1 主航道橋

橋位處椒江河床近年來相對穩(wěn)定，深泓線貼近南岸。椒江主航道等級為內(nèi)河Ⅳ級，通3 000 t級海輪、2萬t新造船，遠(yuǎn)期規(guī)劃通行5 000 t海輪，單孔雙向通航凈空寬度不小于228.3 m，凈空高度不小于30.5 m。橋位處主要航跡線覆蓋寬度430 m，考慮到船舶航行密度較大，通航凈空尺度需適當(dāng)加大以覆蓋現(xiàn)行主要航跡線范圍，并適當(dāng)考慮航道的遠(yuǎn)期發(fā)展，凈空按430 m×38 m（凈寬×凈高）設(shè)計(jì)，主跨采用480 m斜拉橋。為符合船舶的航行習(xí)慣，并考慮南岸碼頭作業(yè)需要，主跨布設(shè)貼近南岸，南側(cè)主墩位于臨近碼頭邊緣線的后方。

4.2 備用航道橋

橋位處椒江深泓線歷史上曾靠近北岸，近年來在下游長順壩、潛壩、丁壩的作用下，深泓線貼近南岸，江心存在游動(dòng)性沙洲，北河槽有一定程度沖刷。考慮北河槽水深條件較好，預(yù)留備用通航條件，并結(jié)合行洪要求，主跨跨度采用124 m。

4.3 跨大堤橋梁

為保證椒江大堤的安全，跨大堤橋梁承臺距大堤迎水坡坡腳不小于3倍承臺邊長，距大堤背水坡坡腳不小于10 m。據(jù)此要求，跨北側(cè)大堤跨度采用124 m，結(jié)合主航道橋的布設(shè)，采用斜拉橋156 m邊跨跨越南側(cè)大堤。

4.4 引橋

引橋全長3 651 m，主要控制點(diǎn)為省道S75、省道S325、省道S83（規(guī)劃），分別采用主跨100 m連續(xù)梁、主跨80 m連續(xù)梁、主跨72 m T構(gòu)跨越，其余采用多孔跨度32 m為主的簡支箱梁。

4.5 全橋孔跨布置

全橋孔跨布置:多孔簡支箱梁+2×72 m T構(gòu)+1孔簡支箱梁 +（72+4×124+72）m連續(xù)梁+（84+156+480+156+84）m鋼桁斜拉橋 +多孔簡支箱梁+（48+80+48）m連續(xù)梁+多孔簡支箱梁+（60+100+60）m連續(xù)梁+多孔簡支箱梁。椒江特大橋孔跨布置見圖2［7］。

圖2 椒江特大橋孔跨布置（單位：m）

5 主航道橋設(shè)計(jì)

主航道橋采用（84+156+480+156+84）m鋼桁斜拉橋。本橋設(shè)計(jì)難度大，鐵路設(shè)計(jì)活載大，風(fēng)荷載、制動(dòng)力作用下的縱向位移較大，高速鐵路對行車舒適性要求高，對橋梁剛度要求大。本橋采用半漂浮體系，塔梁分離，橋塔和主梁之間設(shè)置縱向阻尼器，以解決縱向位移問題。橋塔取用適當(dāng)偏大的塔高，合理設(shè)置輔助墩，加勁梁采用桁高較大的鋼桁梁，適當(dāng)加大拉索截面，采用密橫梁體系、正交異性板鋼橋面等措施，以解決行車舒適性和剛度問題。主航道橋梁布置見圖3［8］。

圖3 椒江特大橋主航道橋式布置（單位：m）

5.1 主梁

主梁采用鋼桁梁，雙主桁三角形桁式，桁高14 m，節(jié)間距14 m或14.5 m，共68個(gè)節(jié)間，兩片主桁中心距24.3 m［9-10］。橋面采用密橫梁體系、正交異性板鋼橋面［11］。

5.2 斜拉索

斜拉索采用抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度1 860 MPa的環(huán)氧平行鋼絲斜拉索，平面雙索面體系，扇形布置，共64對斜拉索。索梁錨固采用錨拉板，錨點(diǎn)間距14 m或14.5 m；索塔錨固采用鋼錨箱，理論錨點(diǎn)間距2.5 m，張拉端設(shè)置在橋塔內(nèi)。

5.3 橋塔（墩）及基礎(chǔ)

主塔采用H型花瓶式混凝土結(jié)構(gòu)，塔高189.3 m，采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑3.0 m，最大樁長110 m。輔助墩及交接墩采用門形雙柱墩［12］，墩頂順橋向尺寸6 m，橫橋向尺寸33.2 m，門洞寬11.8 m，拱頂半徑5.9 m。墩身為空心截面，外坡45∶1，采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑2.0 m。

6 備用航道橋設(shè)計(jì)

備用航道橋采用（72+4×124+72）m四線連續(xù)梁。本橋的設(shè)計(jì)主要考慮四線梁整體性及上下部變形協(xié)調(diào)、長聯(lián)連續(xù)梁鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的設(shè)置等問題。為加強(qiáng)橋梁的整體性，本橋按四線整體箱梁設(shè)計(jì)，梁長641.6 m，截面形式為單箱三室變截面。邊支點(diǎn)截面中心處梁高5.6 m，中支點(diǎn)截面中心處梁高9.6 m，箱梁頂寬23.2 m，箱梁底寬17.3 m。下部結(jié)構(gòu)采用四線整體橋墩及基礎(chǔ)，四線整體橋墩采用門型雙柱式空心墩，以解決橫向不均勻沉降和溫度應(yīng)力問題，墩頂順橋向尺寸6 m，橫橋向尺寸21.2 m，門洞寬6 m。本橋固定支座設(shè)于小里程側(cè)第二主墩，本聯(lián)橋梁上僅設(shè)一處鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，確保鋼軌平順性，降低運(yùn)營維養(yǎng)難度。

7 引橋設(shè)計(jì)

引橋橋式方案以簡支箱梁為主，跨越道路采用連續(xù)梁或T構(gòu)。引橋設(shè)計(jì)主要考慮疏解區(qū)復(fù)雜的線路條件、四線梁整體性及上下部變形協(xié)調(diào)、簡支箱梁預(yù)制架設(shè)的條件、工期和施工組織條件、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等問題。

7.1 連續(xù)梁及T構(gòu)

連續(xù)梁及T構(gòu)均為線間距為（5.3+5.0+5.3）m的標(biāo)準(zhǔn)四線橋。根據(jù)線間距條件，連續(xù)梁和T構(gòu)梁部均按四線整體箱梁設(shè)計(jì)，截面形式為單箱三室變截面，以加強(qiáng)橋梁的整體性。下部結(jié)構(gòu)采用四線整體橋墩及基礎(chǔ)，以解決橫向不均勻沉降問題。四線整體橋墩采用門型雙柱式空心墩，以解決溫度應(yīng)力問題。

7.2 南引橋

椒江南岸引橋?yàn)椋?.3+5.0+5.3）m的標(biāo)準(zhǔn)線間距。簡支箱梁預(yù)制場位于南引橋南側(cè)，運(yùn)架梁作業(yè)自南向北進(jìn)行，不受椒江主橋工期控制。梁片設(shè)計(jì)主要考慮技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，采用雙線梁+雙線梁并置的梁片布置形式。

7.3 北引橋

椒江北岸引橋處于線路疏解區(qū)，線路條件復(fù)雜，四條線路自南向北由線間距（5.3+5.0+5.3）m的標(biāo)準(zhǔn)四線橋逐漸變?yōu)閮勺鶈尉€橋外包一座標(biāo)準(zhǔn)雙線橋，其中標(biāo)準(zhǔn)雙線橋線間距5.0 m保持不變。簡支箱梁預(yù)制場位于北引橋北側(cè)，受椒江主跨480 m斜拉橋工期控制，運(yùn)架梁作業(yè)只能自北向南進(jìn)行。根據(jù)四線線間距特點(diǎn)，線間距變化的疏解區(qū)只能采用單線梁+雙線梁+單線梁的梁片布置形式。標(biāo)準(zhǔn)線間距區(qū)段為避免架梁機(jī)出現(xiàn)“踩單架雙”的架梁工況，只能采用與疏解區(qū)相同的單線梁+雙線梁+單線梁的梁片布置形式或雙線梁+雙線梁（移動(dòng)模架法施工）的梁片布置形式。綜合考慮線路條件、預(yù)制梁運(yùn)架條件、工期和施工組織等因素，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，簡支箱梁采用單線梁+雙線梁+單線梁并置的梁片布置形式。

8 總結(jié)

杭紹臺鐵路椒江特大橋主跨480 m斜拉橋?yàn)閲鴥?nèi)跨度最大的四線高速鐵路橋梁，跨越浙江省第三大河流——椒江。大橋建設(shè)條件復(fù)雜，需滿足通行四線高速鐵路的交通功能，跨越的椒江航道通航標(biāo)準(zhǔn)高、船舶航行密度大、兩岸碼頭林立、岸線資源緊張，椒江水文條件復(fù)雜，為典型的山溪性感潮河流，受潮汐影響大。大橋采用四線鐵路共用通道、同步實(shí)施的方式建設(shè)，采用主跨480 m斜拉橋跨越主航道并覆蓋主要航跡線，主通航孔根據(jù)船舶習(xí)慣航路及碼頭分布情況偏向于南岸，采用大跨長聯(lián)連續(xù)梁跨越椒江水域，最大限度減小建橋?qū)λ骷昂觿莸挠绊憽Ｔ摌驑蚴椒桨笣M足了通航、水利等要求，并具有較好的經(jīng)濟(jì)性，較好地利用了寶貴的過江通道資源并實(shí)現(xiàn)了使用功能，可作為同類大型跨河橋梁工程總體設(shè)計(jì)的參考。