金旭路中橋設(shè)計(jì)研究

崔振宇

(軌道交通工程信息化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中鐵一院),陜西 西安 710043)

0 引 言

隴海鐵路是我國(guó)大陸東西向的“陸橋通道”，與縱貫我國(guó)西部南北向的“包柳通道”以及徐蘭客專、大西客專、西成客專的交匯，組成西安樞紐。西安樞紐是全路八大客運(yùn)中心之一，也是全路路網(wǎng)性編組站及集裝箱中心站之一，在全國(guó)鐵路網(wǎng)中起著骨干作用，也是西北、西南各省聯(lián)系華北、華東、中南等地區(qū)的經(jīng)濟(jì)紐帶，在政治、經(jīng)濟(jì)和國(guó)防上具有極為重要的地位和作用。隴海線咸陽(yáng)渭河橋改擴(kuò)建工程金旭路中橋橋址位于隴海線黃家寨至咸陽(yáng)區(qū)間，如圖1所示。

圖1 金旭路中橋平面位置

1 金旭路中橋總體設(shè)計(jì)

1.1 金旭路情況

(1)金旭路現(xiàn)狀。金旭路機(jī)動(dòng)車道為雙向4車道，寬14.0 m，路面高程約為381.01 m，機(jī)動(dòng)車道兩側(cè)均有非機(jī)動(dòng)車道，寬約5.5 m，路面高程分別為382.19 m和382.45 m，機(jī)動(dòng)車道與非機(jī)動(dòng)車道之間設(shè)1.2 m寬綠化帶。既有上行線、下行線、咸黃三線及咸隴聯(lián)絡(luò)線均以(8+14+8)m箱形橋跨越金旭路。

(2)規(guī)劃金旭路情況。規(guī)劃金旭路的路幅組成為：14.5 m(5.5 m非機(jī)動(dòng)車道+9 m綠化帶和人行道)+21 m(機(jī)動(dòng)車道)+14.5 m(5.5 m非機(jī)動(dòng)車道+9 m綠化帶和人行道)，機(jī)動(dòng)車道橋下凈高4.5 m，非機(jī)動(dòng)車道橋下凈高3.5 m。采用隔離墩對(duì)機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車進(jìn)行隔離。

1.2 新建金旭路中橋情況

新建金旭路中橋分為新建雙線(隴海線上、下行線)金旭路中橋和新建單線(咸黃三線、聯(lián)絡(luò)線)金旭路中橋三座橋梁。橋址處金旭路與新建雙線(上、下行線)法線夾角約5°，與咸黃三線法線夾角約12°，與聯(lián)絡(luò)線法線夾角約18°。

結(jié)合金旭路與鐵路路線夾角、路面布置形式，金旭路中橋初步擬定孔跨布置如下：

(1) 隴海上、下行線設(shè)置雙線(17.0+23+17.0)m連續(xù)剛構(gòu)，橋梁中心里程SDK1 094+724.5。

(2) 咸黃三線設(shè)置單線(17.3+23.43+17.3)m連續(xù)剛構(gòu)，橋梁中心里程HDK1 094+710.13。

(3) 咸隴聯(lián)絡(luò)線設(shè)置單線(17.7+24.13+18.3)m連續(xù)剛構(gòu)，橋梁中心里程LDK0+074.25。

新建金旭路中橋須保證新建墩臺(tái)與金旭路走向一致，并且施工后不影響規(guī)劃金旭路的通行能力。新建金旭路中橋應(yīng)滿足《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》(TB 10002-2017)和《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB 10092-2017)的規(guī)定要求。

2 金旭路中橋詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.1 金旭路中橋設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)

新建金旭路中橋位于直線、緩和曲線及圓曲線上，并且三條線路在橋址處線間距很小，使得金旭路中橋的梁部、墩臺(tái)相互干擾，如何合理選擇梁部結(jié)構(gòu)形式、布置墩臺(tái)位置以及精確的施工放樣是設(shè)計(jì)者必須考慮的問(wèn)題：

(1) 本橋橋位處小里程側(cè)隴海上行線，與咸黃三線的線間距僅7 m，咸黃三線與咸隴聯(lián)絡(luò)線的線間距僅3.6 m，三孔橋梁梁部之間相互交叉。合理的設(shè)置梁部結(jié)構(gòu)形式是本橋設(shè)計(jì)的重點(diǎn)、難點(diǎn)。

(2) 由于本橋橋位處的線形關(guān)系，本橋墩臺(tái)與規(guī)劃金旭路之間的夾角在不斷變化，墩臺(tái)基礎(chǔ)既要做到與梁部匹配同時(shí)又與規(guī)劃金旭路順接，所以如何選擇墩臺(tái)形式并進(jìn)行合理布置需進(jìn)行專項(xiàng)研究。

(3) 如何在圖紙上準(zhǔn)確的表達(dá)本橋復(fù)雜的相互位置關(guān)系精確的指導(dǎo)施工放樣，也需要進(jìn)行專項(xiàng)研究。

2.2 金旭路中橋的設(shè)計(jì)方案

2.2.1 設(shè)計(jì)方案提出

根據(jù)金旭路中橋平面位置關(guān)系、景觀要求及受力特點(diǎn)等擬定了三種設(shè)計(jì)方案。

(1)方案一。本方案橋梁采用曲線曲做，橋臺(tái)、橋墩與線路正交布置。如圖2所示。

圖2 方案一平面關(guān)系圖(單位：cm)

咸黃三線與咸隴聯(lián)絡(luò)線金旭路中橋采用實(shí)體橋臺(tái)，橋墩采用梁墩一體的剛壁墩，梁部合并設(shè)置。小里程側(cè)采用共用橋墩、橋臺(tái)，大里程側(cè)橋墩、橋臺(tái)分別布設(shè)。

隴海線上、下行線金旭路中橋橋臺(tái)采用實(shí)體橋臺(tái)，橋墩采用梁墩一體的剛壁墩。咸黃三線與咸隴聯(lián)絡(luò)線金旭路中橋梁部相干擾部分截?cái)啵虚g留2 cm施工縫。

(2)方案二。本方案橋梁采用曲線曲做，橋墩及橋臺(tái)均順道路路緣斜置，按各線斜交角度扭轉(zhuǎn)。如圖3所示。

圖3 方案二平面關(guān)系圖(單位：cm)

咸黃三線與咸隴聯(lián)絡(luò)線金旭路中橋橋臺(tái)采用實(shí)體橋臺(tái)，橋臺(tái)內(nèi)側(cè)構(gòu)造線與金旭路平行，外側(cè)構(gòu)造線與線路垂直布置。小里程側(cè)采用共用橋臺(tái)，大里程側(cè)橋臺(tái)分別布設(shè)，梁部干擾部分截?cái)啵虚g留2 cm施工縫，橋墩采用梁墩一體的剛壁墩。

隴海線上、下行線金旭路中橋橋臺(tái)采用實(shí)體橋臺(tái)，橋臺(tái)內(nèi)側(cè)構(gòu)造線與金旭路平行，外側(cè)構(gòu)造線與線路垂直布置。橋墩采用梁墩一體的剛壁墩。與咸黃三線梁部相干擾部分截?cái)啵虚g留2 cm施工縫。

2.2.2 設(shè)計(jì)方案比選

對(duì)兩個(gè)方案進(jìn)行詳細(xì)分析，以減少新建橋梁對(duì)金旭路的干擾、具有較好的景觀效果且受力最合理為目標(biāo)，進(jìn)行方案比選。明確結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)性、安全性及可實(shí)施性，把握各方案優(yōu)缺點(diǎn)及關(guān)鍵點(diǎn)，從而選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案(表1)。

表1 方案比選表

由表1分析得出方案二橋墩、橋臺(tái)順金旭路路緣斜置，景觀效果好，梁部分開(kāi)設(shè)置，基礎(chǔ)不均勻沉降不會(huì)導(dǎo)致梁部產(chǎn)生裂縫。因此方案二為最優(yōu)方案。

2.3 方案控制點(diǎn)

方案二墩臺(tái)斜置雖然景觀效果較好，但墩臺(tái)按各線斜交角度扭轉(zhuǎn)使每一個(gè)墩臺(tái)與線路的夾角都不相同，施工放樣的難度增加很多，這就要求設(shè)計(jì)者要盡可能在圖紙上詳細(xì)準(zhǔn)確地標(biāo)出墩臺(tái)位置及相互關(guān)系。經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究提出了以下兩點(diǎn)解決方案：

(1)對(duì)于咸黃三線與咸隴聯(lián)絡(luò)線金旭路中橋小里程側(cè)橋臺(tái)的位置確定采用以咸黃三線為基準(zhǔn)，橋臺(tái)臺(tái)前與咸黃三線的法線夾角為12.19°，橋臺(tái)臺(tái)尾與咸黃三線垂直，如圖4所示。

圖4 咸黃三線與咸隴聯(lián)絡(luò)線金旭路中橋小里程側(cè)橋臺(tái)

(2)對(duì)于隴海線上下行線金旭路中橋墩臺(tái)位置確定采用以隴海線上行線為基準(zhǔn)，橋梁墩臺(tái)位置關(guān)系如圖5所示。

圖5 隴海線上、下行線金旭路中橋梁墩臺(tái)位置

3 最終的設(shè)計(jì)成果

經(jīng)過(guò)上述研究形成了金旭路中橋的最終設(shè)計(jì)成果。新建雙線(上、下行線)金旭路中橋中心里程SDK1 094+724.50，橋長(zhǎng)68.3 m，孔跨設(shè)置(17+23+17)m連續(xù)剛構(gòu)。咸黃三線金旭路中橋中心里程SDK1 094+710.127，橋長(zhǎng)69.33 m，孔跨設(shè)置(17.3+23.43+17.3)m連續(xù)剛構(gòu)。咸隴聯(lián)絡(luò)線金旭路中橋中心里程LDK0+074.598，橋長(zhǎng)72.93 m，孔跨設(shè)置(17.7+24.13+18.3)m連續(xù)剛構(gòu)。平面位置關(guān)系如圖6所示。截面形式及尺寸：梁體采用等高度普通鋼筋混凝土剛構(gòu)-連續(xù)梁，剛壁墩與梁部連接處采用225 cm×75 cm承托，梁高130 cm，單線橋梁底寬450 cm、頂寬760 cm，雙線橋梁底寬930 cm、頂寬1 240 cm；剛壁墩厚110 cm，橫橋向與梁底同寬。橫斷面如圖7、圖8所示。

圖6 金旭路中橋平面位置關(guān)系圖

圖7 隴海線上、下行線金旭路中橋橫斷面圖

圖8 咸黃三線及咸隴聯(lián)絡(luò)線金旭路中橋橫斷面圖

4 結(jié)束語(yǔ)

本文給出了隴海線咸陽(yáng)渭河橋改擴(kuò)建工程金旭路中橋的設(shè)計(jì)思路，提供了當(dāng)多條鐵路線相互交匯同時(shí)跨越既有城市道路時(shí)進(jìn)行復(fù)雜曲線上的橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程，通過(guò)方案提出、方案比選、方案實(shí)施，解決了金旭路中橋的設(shè)計(jì)難題。本文所介紹金旭路中橋設(shè)計(jì)過(guò)程對(duì)于類似復(fù)雜立交橋梁的設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。