北京市東五環(huán)路與鐵路東北環(huán)線立交橋的設計研究

1、收稿日期：2003 08 18作者簡介：李 偉（1971 ）,男,工程師，1993年畢業(yè)于石家莊鐵道學院 橋梁工程專業(yè)，工學學士。北京市東五環(huán)路與鐵路東北環(huán)線立交橋的設計研究李偉（北京鐵路局北京勘測設計院北京 100860）摘 要:北京市五環(huán)路下穿東北環(huán)線立交橋，橋位處地下水位高，框架橋結構高度超高，斜交角僅為32 81，在這種特殊條件下，做好立交橋的結構分析，并將方案細化、優(yōu)化，解決頂進立交橋中一系列新的問 題。關鍵詞:框架橋；結構分析；防水設計中圖分類號：U448 17; U449 - 52文獻標識碼:B文章編號:1004 2954 （2003） 100022 031 概述北京市機場高速公

2、路至京津塘高速公路段的東五 環(huán)為五環(huán)路3期工程，下穿北京鐵路樞紐的東北環(huán)線。橋址處東北環(huán)線鐵路為單線，鐵路兩側有鐵路電力及通信電纜，電氣化區(qū)間，路基高出兩側地面1 31 8m，西側有2條水渠，匯合后通過圓涵穿過鐵路。在既有線右側，有建設東北環(huán)線的復線方案，復線距既有線5 0 m。橋址處東五環(huán)路為半徑6 000 m的圓曲線，交點切線與東北環(huán)線交角為32 81 。東五環(huán)路規(guī)劃為城市快速路的設計標準，路基頂寬35 0 m，穿越鐵路處的道路縱坡為2 8%，要求鐵路箱體內(nèi)最不利控制點凈 空不小于5 0 m。2橋式方案的選擇2 1連續(xù)梁橋方案本方案為修建鐵路臨時便線，現(xiàn)澆連續(xù)梁橋方案。在線路右側修建鐵路臨

3、時便線，橋位處采用整體支架整體現(xiàn)澆連續(xù)梁橋，橋軸線與鐵路交角為 32 81 。從橋梁結構設計及公路道路使用要求，連續(xù)梁梁體為等截面單箱單室結構，梁高2 4 m，寬40 m，箱梁頂寬為7 0 m，頂板厚0 3 m，底板厚0 3 m，腹板厚0 3 m，梁體全長77 0 m。橋墩采用圓柱形橋墩，墩高8 0 m，T形橋臺，墩臺均采用鉆孔樁基礎。梁體在支座處可設為實體截面，并在梁端段設橫隔板，橫隔板中部設有孔洞，以利檢查人員通過（圖1）。優(yōu)點:橋式新穎，橋下通視性好。缺點:施工周期長，難以滿足建設工期的要求；五環(huán)路縱坡受到較大的影響，鐵路設施拆改較多。圖1連續(xù)梁橋方案立面（單位:mm）2 2框架橋方案方

4、案一：修建鐵路臨時便線，現(xiàn)澆2座單孔17 0 m的框架橋方案。在線路右側修建鐵路臨時便線,橋位處現(xiàn)澆2座單孔17 0 m的框架橋，框架橋中心線與鐵路交角為32 81 。從箱體結構設計及公路道路使用要求,2個箱體相錯布置，每個箱體結構凈高為 8 - 2 m,滿足使用凈高5 0 m的需要，東北環(huán)線軌底距板頂最小距離為0 80m,每座橋體長30 28 m。優(yōu)點：投資較少，橋下通視性好。缺點:整體美觀性略差；鐵路設施拆改較多，難以滿足建設工期要求。方案二：預制框架橋箱體，頂進施工方案。在線路左側預制箱體，施工時箱體軸線與東五環(huán)路中心線的切線為準由左向右頂進。從箱體結構設計及公路道路使用要求，結構凈高為

5、7 8 m，箱體總高9 95 m，東北環(huán)線軌底距板頂最小距離為0 80 m，頂進框架橋長52 09 m（圖2）。優(yōu)點：工期短，整體性好。缺點:橋體較大，頂力大，斜交角度大，設計難度大。 五環(huán)路3期工程為北京市2002年的重點工程，要 求工期比較緊，此處地質(zhì)條件比較差，根據(jù)現(xiàn)場實際情22 鐵道標準設計 RAILWAY STANDARD DES IGN2003（10）橋梁圖2框架橋方案二立面（單位:cm）況以及技術經(jīng)濟分析，橋梁與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)等方面的綜合評定，最后決定采用頂進 2 17 5 m框架橋為 3框架橋設計中重點解決的技術問題3 1合理分節(jié)，解決橋體過長的問題因為鐵路線路與公路中心線的切

6、線交角過小，設計中按框架橋的橫截面與公路中心線交角45布置箱體滿足設計規(guī)范的限制要求。就位后，滿足箱體北邊墻外 沿處鐵路中心距箱體主體外邊緣3 0 m的要求，箱體南邊墻外沿處預留復線鐵 路中心距箱體主體外邊緣3 0 m的要求。根據(jù)頂力、 頂程、橋高，綜合分析后確 定前后節(jié)箱體的長度分配， 其中前節(jié)箱體主體長（軸線 長度，后同）21 82 m,刃角長6 08 m,后節(jié)長 16 97 m,尾墻長7 18 m,2節(jié)箱體間設4 cm的沉降縫。 合理進行頂進中繼間的布置，在考慮頂進的抬頭、扎頭、糾偏等因素后，進行計算，確定搭接剪力為20 000 kN,接縫處的箱體邊墻外、底板底均圍鋼板，前節(jié)錨固，后節(jié)滑

7、動。箱體底板在頂進過程中，需要穿過不同的土層，為防止前節(jié)箱體的扎頭，設計中考慮了滑 板接長地基梁的方法，并在中繼間的設計中，采用后節(jié) 的底板壓住前節(jié)的底板，相互搭接，縮短每一鎬的頂 程，達到互相咬合，控制頂進扎頭的目的（圖3）。圖3立交框架橋平面（單位:cm）3 2超高箱體斷面分析及控制環(huán)裂的施工方法 框架內(nèi)力按框架計算軟件進行分析計算，計算箱體中、邊墻及頂、底板各截面的內(nèi)力，并考慮到大體積混凝土框架的環(huán)裂問題，在邊墻、頂板計算中反復進行 檢算，局部特殊配筋。橋體單跨斜長在鋼筋混凝土框 架結構中也屬超長，對結構的影響大。為了解決這個 問題，將邊、中墻水平溫度筋配筋率由一般的0 3%加大到0 6

8、% 作為大體積混凝土施工項目，設計要求先施工底 板混凝土，而后進行立墻及頂板混凝土澆筑，按此施工 時立墻及頂板混凝土宜用無收縮混凝土。由于結構底 板與中墻、邊墻的分次施工所產(chǎn)生的與底板混凝土的 溫度差、收縮差所形成的拉應力，是形成裂縫的主要原 因。為了防止結構中墻、邊墻裂縫，應以降低混凝土內(nèi)部溫度為主要措施，要求施工時“低溫入模，中溫養(yǎng) 護”，控制混凝土的入模溫度。3 3保證鐵路運營安全，防止側坍的措施 箱體與鐵路交角僅為 32 81，箱體高度接近10 m， 頂進過程中及箱體就位后的擋墻施工時，箱體銳角側的線路防護尤為重要，對鐵路的運營以及施工安全有23 鐵道標準設計 RAILWAY STAN

9、DARD DES IGN2003（10）橋梁著很大的影響。而且 ，箱體基底位于粉砂層,開挖時極 易塌方?；谶@些原因，設計中在箱體的兩側和鐵路 線路的兩側，布置了多根挖孔樁防護線路 ，形成一種既 擋土又防滲的簡易連續(xù)墻。挖孔樁采用沉管法或人工 挖孔法，根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用。樁后均設置拉錨，采用鉆機鉆孔，錨桿插入錨孔內(nèi)再灌筑水泥砂漿 ，但由于 土層與錨桿間的握固能力較差，必須加壓灌漿以提高 其抗拔能力。在樁排頂部設帽梁，使之連為一體，更好 地發(fā)揮其作用。樁排的設置，使頂進時減少了糾偏扭 矩,并保證線路不側坍，保證了行車安全。北京首次向內(nèi)外資推出50項基礎設施建設項目北京日前首次向國內(nèi)外大規(guī)模集中

10、推出50項城市基礎設施建設項目，總投資金額達600多億元人民幣。這是從北京城市發(fā)展重點項目招商推介會上獲悉的。此次推出的50項基礎設施建設項目涉及城市垃圾處理、污水處理、地鐵、咼速公路等幾個領域。這些項目只是北京城市基礎設施建設的最急需、籌備相對成熟的項目。2008年之前，北京的 城市環(huán)境、城市交通、城市水資源供應也將公開招商建設。據(jù)中國擬在建項目網(wǎng)3 4全封閉防水設計技術因為橋址處地下水位高于基底面7 m,引道設計為全封閉止水，使得箱體與引道 U形槽的連接成為設 計中的一個課題。引道設計時，為了平衡水浮力，在U形槽底板上 設計了不同厚度的級配鋼渣配重層，所以箱體刃角側 的U形槽底板與箱體底板

11、不在一個平面上；另外,尾墻側的箱體底板三角塊與引道底板的連接，也需要特殊設計。刃角端設計，引道設計在其 U形槽底板上另外設 計了混凝土墻，箱體設計則考慮在頂進就位后，將框架 橋底板前端（不含底板三角補快）部分的混凝土鑿毛， 底板頂、底的縱筋鑿出，長度滿足搭接焊的條件。鑿毛 的混凝土表面刷上界面劑，并埋入止水膩子條，鋼筋焊 接接長40 cm，補打微膨脹混凝土 40 cm。在補打混凝 土前端中部預埋止水帶（與底板三角補塊止水帶連為 一體），與公路U型槽底板順接，保證整體的防水需 要。補墻施工時，預埋止水帶，待引道側擋墻施工時， 直接澆筑在一起。尾墻端的設計，箱體底板頂進三角塊和邊墻上預 埋止水帶，

12、U形槽底板設計為與三角塊對應的形式，待箱體就位后，再澆筑U形槽，達到可靠封水的目的。 框架橋刃角補墻的施工要考慮防水設計。刃角預 埋止水帶，補墻施工時，將接觸面鑿毛后，一并澆筑。 邊墻第一次灌筑的混凝土做成外低內(nèi)高的接觸 面，施工縫宜設在底板頂1 0m以下，注意對底板模板 的逐步施壓。接觸面預埋鋼板，二次灌筑混凝土時，將 鋼板一并澆筑。施工中，必須按防水混凝土施工規(guī)范 辦理?？蚣軜蚍止?jié)后，中繼間處由于布設頂鎬，對結構局 部將會有一定影響，頂進就位后，對局部裂縫應采用環(huán) 氧樹脂壓漿封堵，由于布鎬截斷的鋼筋應在局部加強 鋼板上焊接，并按設計沉降縫的形狀，二次澆筑微膨脹 混凝土。中繼間處的止水帶按螺

13、栓安裝式設置。沉降縫預 埋止水帶的固定螺栓可與鋼筋焊接定位，邊墻、頂板的遇水膨脹橡膠棒處設丁字形預埋鋼板，以利就位后的 調(diào)整（圖4,圖5）。刃角側底板補塊施工時，應在主體 側預埋丁字形鋼板，澆筑混凝土前，先焊接鋼板，然后 澆筑。圖4箱體底板間防水處理示意 （單位:mm）圖5鎬窩加強鋼板設計(單位:mm)4結語對于全封閉地下水條件下的大型斜交、超高框架立交橋比常規(guī)情況下的設計要復雜得多，必須充分研究特殊條件對框架橋的影響。通過東五環(huán)路下穿東北 環(huán)線立交框架橋的設計研究，框架結構可以達到地下 鐵道區(qū)間結構防水等級，為框架橋設計積累了經(jīng)驗。經(jīng)過1年的運營，該橋在結構上、防水措施上均得到了 考驗,證明

14、了該橋在設計上的可靠性，也為類似的工程提供了一個成功的范例。24 鐵道標準設計 RAILWAY STANDARD DES IGN2003(10) .橋梁.鐘子期聽懂了俞伯牙的琴音 一一巍巍乎若高山，蕩蕩乎若流水 ”俞伯牙視其為知音。鐘子期死后，面對江邊一抔黃土，俞伯牙發(fā)出此曲終兮不復彈，三尺瑤琴為君死 ”的感慨，摔琴而去，從此，高山流水，知音難覓。紅樓里，寶釵與黛玉皆愛寶玉，寶釵看重功名，常拿一些倫理綱常來壓制他的不羈與頑劣，黛玉卻從未提及這些，因她懂得他的心性，她說“你既為我之知己，自然我亦是你之知己”造化弄人，木石前緣雖是虛空一場，卻懷金悼玉，夢縈千古，今日讀來依然蕩氣回腸！不是所有的相遇都可以相知，不是所有的相知都可以永恒。生命里，我們只愿結交那些心性相宜的人，統(tǒng)一的語言，相同的志趣，將彼此的心靈拉近，一份懂