鐵路斜拉橋展望

1、新世紀(jì)中國(guó)鐵路斜拉橋發(fā)展展望邵長(zhǎng)宇（同濟(jì)大學(xué)橋梁系）【摘要】新世紀(jì)鐵路建設(shè)加快了步伐，對(duì)鐵路橋梁建設(shè)提出了更高要求斜拉橋是未來(lái)跨越各大水系的必然選擇。本文根據(jù)近年來(lái)鐵路斜拉橋的設(shè)計(jì)研究情況，對(duì)各類(lèi)型斜拉橋的適用范圍、 公鐵合建的技術(shù)問(wèn)題、主梁結(jié)構(gòu)型式可能的發(fā)展及鐵路橋采用斜拉一懸索協(xié)作體系問(wèn)題進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞 鐵路斜拉橋發(fā)展展望公鐵合建一、鐵路斜拉橋的現(xiàn)狀與特點(diǎn)1. 發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)代斜拉橋自上世紀(jì)70 年代在中國(guó)開(kāi)始修建以來(lái)，20 多年來(lái)獲得了迅速發(fā)展，至今已建成100 多座。鐵路斜拉橋的發(fā)展卻十分緩慢，目前國(guó)內(nèi)僅有兩座鐵路斜拉橋。近年來(lái)，鐵路建設(shè)加快了步伐，在一些新線的橋梁方案研究中提出了斜拉

2、橋方案，特點(diǎn)是京滬高速鐵路前期工作的開(kāi)展，使鐵路斜拉橋的設(shè)計(jì)研究工作得以深入進(jìn)行，這是跨越各大水系的必然選擇。目前所開(kāi)展的鐵路斜拉橋研究跨度已覆蓋從200多米到800m的范圍，這些研究工作的開(kāi)展，為鐵路斜拉橋的建設(shè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，成為今后鐵路斜拉橋發(fā)展的重要保證。高速鐵路的橋梁建設(shè)在我國(guó)尚屬空白，目前尚處在規(guī)劃研究階段，由于高速列車(chē)安全舒適運(yùn)行對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，因此大跨度的高速鐵路斜拉橋所要解決的技術(shù)問(wèn)題更加復(fù)雜。自日本北陸新干線上建成了混凝土斜拉橋之后，突破了高速鐵路一般不采用柔性結(jié)構(gòu)的禁區(qū)，也標(biāo)志著高速鐵路橋梁向結(jié)構(gòu)新型化和大跨度發(fā)展的趨勢(shì)。我國(guó)在未來(lái)的鐵路建設(shè)中，修建大跨斜拉

3、橋已經(jīng)成為必然。目前世界上已經(jīng)建成和國(guó)內(nèi)處于設(shè)計(jì)研究階段的部分鐵路斜拉橋見(jiàn)表1。表中國(guó)外橋梁的鐵路荷載大部分是不足4t/m的客運(yùn)輕載，往往不足我國(guó)中一活載、ZK荷載的一半。2. 鐵路荷載及特點(diǎn)現(xiàn)行鐵路規(guī)范所采用的即普通線路的話載標(biāo)準(zhǔn)為中一活載，荷載圖示見(jiàn)圖1 。目前高速鐵路運(yùn)輸組織方式采用高、中速列車(chē)關(guān)線運(yùn)行，逐步過(guò)渡到全部開(kāi)行高速列車(chē)的客運(yùn)專(zhuān)線，設(shè)計(jì)活載采用ZK活載，ZK活載及中、高速列車(chē)活載圖示見(jiàn)圖1。ZK活載即UIC活載的80%, UIC據(jù)我與中一活載相當(dāng)。鐵路設(shè)計(jì)活載與公路設(shè)計(jì)活載相比要大很多， 質(zhì)映到橋梁結(jié)構(gòu)上有一個(gè)重要特征， 即：活載 在整個(gè)荷載中所占比例高， 活載與恒載比值大。

4、而恰恰列車(chē)運(yùn)行對(duì)結(jié)構(gòu)剛度要求高功。 加之鐵路橋梁二期恒載也較大，更增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)難度。.田刀：/產(chǎn)！ .i?油活St圖示 工E-UI哪 Inrm m高速列車(chē)活曩圖示.*jell St . Zi4tHl . 七鬼融二"T：匚；.；i二二 “；Zf J IM|中速列車(chē)活騙圖示.總蛆地_； +4蟲(chóng)d6li ，- I*_ f J _ J > a _ Hl - EL 上值一XJ工AS一7 上1M皿題，_昨I金& 哄奧烽圖«1鐵路斜拉橋« 名主取m)國(guó)家或地區(qū)嚏設(shè)情況活塞說(shuō)明菲阿桑通道橋J14%丹7已建成公鐵結(jié)合顰汲水門(mén)新430中國(guó)香港巳建成公鐵結(jié)合梁、覆

5、合梁柜石題橋420口本已建成公鐵翱粟巖黑島橋420日本巳建成公怏鋼梁波薩達(dá)斯恩卡納西翁橋330阿根廷已建成公鐵假凝土集第二千曲川橋135日*已建成鐵紅水河橋961中國(guó)已建成鐵混讖?fù)亮菏徍L(zhǎng)江大橋312中國(guó)已鹿成公鐵位蕤土梅制桁結(jié)合梁高速鐵路南京悅江大橋488中國(guó)設(shè)計(jì)研究鐵PC箱偶桁費(fèi)合梁武漢天興洲長(zhǎng)江大橋4W中相設(shè)計(jì)研究公鐵第梁萬(wàn)縣長(zhǎng)江鐵藤橋湖中國(guó)設(shè)計(jì)研究鐵高速鐵路將南黃河大橋293中國(guó)1設(shè)計(jì)研究帙1混舞上聚高速鐵路橋r 4oo中國(guó)研究噴目鐵第梁F高速鐵篇頓640r_中國(guó)1設(shè)計(jì)研究L鐵倒梁 .二高謔帙路標(biāo)r800r中國(guó)研究項(xiàng)L1帙則里高邃鐵踣橋240中國(guó)研究項(xiàng)目鐵混凝土柒3 .橋面構(gòu)造特點(diǎn)鐵路

6、一般為單線或雙線建設(shè)，實(shí)際所需寬度較窄，按高速鐵路雙線的建筑限界推算，線間距5ml車(chē)軍寬3.4m,兩側(cè)各1.2m風(fēng)壓帶及l(fā)m人行道，全寬12.8rn ,普通鐵路則更小。為保證列車(chē)運(yùn)行的安全性與旅客乘坐的舒適性，對(duì)橋梁豎向和橫向剛度有較高要求.高速鐵路比普通鐵路要求更嚴(yán)。由于功能所需橋面寬度有限，故大跨度橋梁為滿足橫向剛度需要，往往 要在行車(chē)所需凈寬基礎(chǔ)上增加橋梁寬度。4 . 鐵路對(duì)斜拉橋的性能要求斜拉橋本身屬于柔性結(jié)構(gòu)，斜拉橋結(jié)構(gòu)用于鐵路，由于列車(chē)荷載大，運(yùn)行安全性和平穩(wěn)性要求高，往往是結(jié)構(gòu)剛度控制設(shè)計(jì)。故鐵路斜拉橋在體系處理上要有利于提高結(jié)構(gòu)整體剛度，這就要求塔高偏大取用且有較大截面，加勁梁

7、也必須有較大的截面剛度，在條件允許時(shí)，盡可能設(shè)置輔助墩，約束主梁縱向位移等，這都是提高結(jié)構(gòu)體系剛度的有效途徑。采用鋼架時(shí)，由于自重較輕，相應(yīng)斜拉索用量較小，這將帶來(lái)斜拉橋體系剛度下降的不利，需用其他方式彌補(bǔ)。 由于鐵路荷載大，在斜拉橋中跨滿載時(shí)，邊墩將產(chǎn)生很大負(fù)反力，采用拉力支座技術(shù)上有很大難度，故此，往往需采用較大的邊跨，雖能解決負(fù)反力問(wèn)題，但卻帶來(lái)受力及剛度下降的不利。斜拉橋采用混凝土箱梁時(shí)邊跨通過(guò)壓重解決邊墩負(fù)反力問(wèn)題相對(duì)容易，采用鋼桁梁則有一定困難。鐵路斜拉橋?qū)α憾宿D(zhuǎn)角限制很?chē)?yán)，典型三跨斜拉橋往往邊跨梁端轉(zhuǎn)角較大， 這對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高要求。就影響結(jié)構(gòu)整體剛度的各種因素的重要性而言，

8、結(jié)構(gòu)體系布置是第一位的，其次才是索梁塔構(gòu)件，索梁塔三者之中，梁塔自身剛度加大對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度影響相對(duì)遲緩，斜拉索剛度的增加對(duì)提高結(jié)構(gòu)整體剛度更直接有效，但它必須具備足夠的初始反應(yīng)才能發(fā)揮作用。此外， 斜拉橋的尾索所受交變應(yīng)力幅度較大，往往是疲勞控制設(shè)計(jì)。從上述可見(jiàn)，鐵路斜拉橋的設(shè)計(jì)必須結(jié)合鐵路荷載特點(diǎn)、列車(chē)運(yùn)行要求及斜拉橋的力學(xué)特點(diǎn)，綜合考慮各種因素才能解決問(wèn)題，構(gòu)思采用新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)是最為經(jīng)濟(jì)有效的途徑。二、各類(lèi)型鐵路斜拉橋及其適用性1 混凝土梁斜拉橋已經(jīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究的三座鐵路混凝土斜拉橋具有一定的代表性，三座斜拉橋主跨跨度分別為240m, 293m, 360ml三座斜拉橋均在邊跨設(shè)有輔助撤。

9、前兩座均為雙線高速鐵路橋，后一座為單線普通鐵路橋。雙線高速鐵路橋面寬度按凈空尺寸，再加上斜拉索的錨固尺寸總寬應(yīng)在15m左右，這一主梁寬度對(duì)主跨 240m 293m也即主跨在300m以?xún)?nèi)的斜拉橋，橫向剛度均可滿足高速列車(chē)運(yùn)行要求，但為滿足受力要求，主跨293m斜拉橋方案梁高需 3.3m3.5m。主跨360m斜拉橋因是單線普通鐵路橋，實(shí)際行車(chē)凈空所需寬度較小，但為滿足橫向剛度要求，梁寬仍用到15m,同時(shí)為滿足受力之需梁高則用到了4m以上。研究表明，若要滿足雙線要求，梁高需增到5m,梁寬需增至16.8m,塔剛度及高度需加大，混凝土用到C60級(jí)，橋面恒25載已與寬度30m的公路橋相當(dāng)（應(yīng)予說(shuō)明普通鐵路

10、設(shè)計(jì)活載較高速鐵路設(shè)計(jì)活載大約左右）。不難看出，雙線鐵路混凝土梁斜拉橋要達(dá)到360m以上跨度，技術(shù)難度很大。由于恒載較大，由斜拉索引入主梁的壓力較大，加上活載產(chǎn)生很大的梁體彎矩作用，塔墩處主梁斷面壓應(yīng)力及防中段主梁應(yīng)力變幅都成為控制條件，不僅如此，主塔所承受的壓應(yīng)力及應(yīng)力幅度也較大。顯然通過(guò)增加梁塔尺寸的辦法來(lái)改善梁塔壓力狀況這不到目的，因?yàn)楫?dāng)梁塔剛度增加其相應(yīng)彎矩也將隨之增加。此外， 隨跨度增加，混凝土收縮徐變引起線型變化對(duì)行車(chē)性能的影響更大，為滿足橫向剛度之需主梁寬度也需進(jìn)一步加大。不言而喻，更大跨度的混凝土斜拉橋?qū)⑹ゼ夹g(shù)、經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)。2鋼梁斜拉橋鋼梁斜拉橋的問(wèn)題、首先應(yīng)從鋼橋梁開(kāi)始討

11、論，這是常用的成熟梁式。鋼振梁的適用范圍較大，用于斜拉橋，從研究情況看可達(dá)到 88m跨度，主要是其技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面在不同跨度范圍、不同情況下的競(jìng)爭(zhēng)力問(wèn)題。 鋼桁梁按雙線高速鐵路行車(chē)凈空考慮，其行寬一般僅需14m左右,這一行定要滿足橫向剛度要求所能適應(yīng)的斜拉橋跨度是有限的，但其桁高、桁寬可隨跨度、受力變化較方便地調(diào)整，以滿足強(qiáng)度及剛度方面的要求，橋?qū)挕?橋高增加雖會(huì)引起材料數(shù)量的增加，但引起重量的增加是有限的，遠(yuǎn)小于混凝土梁高、寬變化引起重量變化的幅度。但隨斜拉橋跨度的加大，主桁桿件的桿力則隨之明顯增加，相應(yīng)要加大桿件尺寸，大桿件會(huì)帶來(lái)技術(shù)上的困難，包括選材、制造加工及施工安裝等各個(gè)方面。另一方面

12、，由于鋼梁自重較輕， 斜拉索用量相對(duì)較少，相對(duì)地降低了斜拉索對(duì)提高結(jié)構(gòu)體系豎向剛度的作用，這將需要為滿足剛度要求而增加材料投入。另外斜拉索（主要是尾索）應(yīng)力幅度也較高。典型的鋼抗梁的橋面系采用縱橫梁體系，在縱梁上鋪設(shè)混凝土橋面板，在橋面板上設(shè)置碎石道床軌道，其特點(diǎn)是恒載重但維修方便。但大跨度斜拉橋采用鋼行架時(shí)，主流桿件很大，過(guò)大的桿件將因上述原因成為技術(shù)難題，在這種情況下，橋面采用正變異性鋼橋面板與主桁結(jié)構(gòu)共同受力， 這種構(gòu)造受力合理區(qū)可減輕橋面重量，但存在不便養(yǎng)護(hù)的問(wèn)題，一旦橋面板銹蝕需更換維修， 則要中斷行車(chē)。為解決這一問(wèn)題，一種可能的方式是在正變異性鋼橋面板上結(jié)合一層混凝土板，既可防止鋼

13、橋面板銹蝕，又可參與共同受力，這在設(shè)計(jì)受剛度指標(biāo)控制的條件下可能更加需要，一方面增加了主梁自身剛度，另一方面由于主梁重量增加斜拉索也相應(yīng)增加面積， 這對(duì)提高豎向剛度非常有效。但是，每種構(gòu)造形式都有其優(yōu)缺點(diǎn)，必須結(jié)合具體情況適當(dāng)選用才能取得最佳效果。根據(jù)已有的研究成果，鐵路斜拉橋?yàn)闈M足橫向剛度要求，桁寬的選擇以寬跨比1/251/20是可行的，但尚需對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算分析，控制在一定范圍內(nèi)。由此可見(jiàn)，對(duì)大跨雙線鐵路橋，根據(jù)行車(chē)凈空確定桁寬是滿足不了橫向剛度要求的，桁寬的選擇則受橫向剛度控制。鋼橋梁斜拉橋恒載相對(duì)較小，對(duì)應(yīng)斜拉索用量較小，面斜拉索剛度變化對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度的影響較之梁、塔剛度變化的影響要

14、顯著得多。故采用鋼桁梁，特別是大跨度條件下，為滿足豎向剛度要求，主塔截面、高度及主梁衡高往往偏大取用，在列車(chē)荷載作用下，主橋桿力、主塔及基礎(chǔ)彎矩均相應(yīng)較大，同時(shí)也不利于抗風(fēng)抗震。剛度問(wèn)題可以解決，但需要一定的專(zhuān)門(mén)投入。從斜拉橋跨越能力看，鋼梁的適用范圍還是很大的。研究表明，當(dāng)跨度達(dá)到800m時(shí)，采用鋼桁梁仍能設(shè)計(jì)出可運(yùn)行高速列車(chē)的斜拉橋方案，只是其經(jīng)濟(jì)性值得進(jìn)一步推敲，顯然， 在不同跨度范圍會(huì)受到不同形式結(jié)構(gòu)的競(jìng)爭(zhēng)。3.pc 箱鋼桁疊合梁斜拉橋斜拉橋結(jié)構(gòu)用于鐵路橋，特別是用于高速鐵路橋梁，由于鐵路荷載大，列車(chē)行車(chē)的平穩(wěn)住與安全性要求較高斜拉橋?qū)儆谌嵝越Y(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)剛度常成為控制因素，這就要求設(shè)計(jì)必

15、須根據(jù)鐵路運(yùn)行特點(diǎn)、荷載狀況并結(jié)合斜拉橋的力學(xué)特點(diǎn)，提出符合規(guī)律的結(jié)構(gòu)形式。通過(guò)對(duì)提高斜拉橋體系剛度影響因素的研究，斜拉索剛度的增大對(duì)提高體系剛度最有效，但是由于斜拉索存在較為嚴(yán)重的幾何非線性，其彈性模量隨著應(yīng)力水平降低衰減越來(lái)越快。因此，單純依靠增加斜拉索面積，增加不了其承載剛度，要想使增加的索面積有效發(fā)揮，必須使斜拉索承載后具有相應(yīng)的應(yīng)力水平，也即只有增加梁重?；谶@種觀點(diǎn)，從充分發(fā)揮鋼與混凝土各自?xún)?yōu)勢(shì)出發(fā)，根據(jù)主梁在斜拉橋中要承受巨大軸力和較大的彎矩但剪力較小的力學(xué)特點(diǎn)，采用pc 箱與鋼桁疊合，形成一種全新的鐵路斜拉橋主梁截面形式。這種主梁結(jié)構(gòu)具有較大的截面剛度及足夠的重力，使斜拉索在成

16、橋階段形成具有重力剛度較大的斜拉承載體系，從而加強(qiáng)結(jié)構(gòu)體系剛度，改善結(jié)構(gòu)受力，對(duì)保證列車(chē)行車(chē)安全及平穩(wěn)運(yùn)行更具優(yōu)勢(shì)。PC箱結(jié)構(gòu)恒載重，整體性強(qiáng)，具有良好的抗側(cè)彎和抗扭轉(zhuǎn)剛度，以其作用承載主干形成斜拉橋結(jié)構(gòu)的基本體系，但是pc 箱豎彎模量不足，在采用大跨斜拉橋的情況下，難以承受鐵路活載所產(chǎn)生的彎矩，同時(shí)也不能滿足體系對(duì)豎向剛度的要求，為此采用無(wú)下弦的三角形鋼橋與之疊合，利用桁高和鋼材的高強(qiáng)度，形成具有足夠豎向抗彎剛度的組合截面。PC箱承壓能力強(qiáng)，為此在實(shí)現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，讓絕大部分恒載軸力由PC箱承受，再將鋼桁與pc箱相疊合，使鋼橋僅承受話載及部分恒載。斜拉索直接錨干PC箱梁兩側(cè)，鋼橋腹桿受力

17、較小， 鋼桁與 pc 箱節(jié)點(diǎn)剪力很小將使鋼桁與pc 箱節(jié)點(diǎn)處理較為簡(jiǎn)便。由于受疊合鋼桁的約束影響，PC箱梁收縮徐變對(duì)線型的影響明顯減小。此外， pc箱兼作橋面系構(gòu)造，有利于鋪設(shè)道碴降低噪音。由于恒活比增大，有利于降低斜拉索的應(yīng)力幅值；并且后期養(yǎng)護(hù)工作大為減小。這種形式的疊合梁較之混凝土主梁，由于有疊合鋼桁共同受力，在活荷載作用下，pc 箱梁所承受的彎矩顯著降低。對(duì)PC箱梁而言，跨中應(yīng)力幅下降，塔墩處梁體壓應(yīng)力減小，由此產(chǎn)生的裕量使得斜拉橋的跨度得以延伸，其適用跨度可達(dá)600m以上。pc箱鋼桁疊合梁不僅具有較好的力學(xué)性能，而且還有較優(yōu)的經(jīng)濟(jì)性。在高速鐵路南京長(zhǎng)江大橋的方案研究中，在斜拉跨度為48

18、8m和640m兩種情況下對(duì) PC箱鋼桁疊合梁與鋼梁進(jìn)行了綜合比較，在結(jié)構(gòu)橫豎向剛度滿足同樣標(biāo)準(zhǔn)的條件下，pc 箱鋼桁疊合梁方案造價(jià)明顯低于鋼橋梁方案。研究還表明，采用這種梁式結(jié)構(gòu)要達(dá)到 640m以上的更大跨度技術(shù)難度很大，主要是pc箱的承載能力問(wèn)題，同時(shí)也將逐步失去經(jīng)濟(jì)上的競(jìng)爭(zhēng)力。其跨度的適用競(jìng)爭(zhēng)范圍應(yīng)在35065OM右。三、斜拉一懸吊協(xié)作體系鐵路斜拉橋無(wú)論是采用混凝土梁還是pc 箱鋼桁疊合梁，其跨越能力都有一定限度，對(duì)于需要更大跨越能力的地方，除前述鋼梁斜拉橋及吊橋之外，斜拉一懸吊協(xié)作體系應(yīng)該是值得考慮的一種橋型結(jié)構(gòu)。 特別是跨度達(dá)600m以上的斜拉橋，一般只能采用鋼梁，由于自重較輕，往往為

19、滿足豎向剛度的要求，塔高較大，塔身及基礎(chǔ)規(guī)模十分龐大，費(fèi)用較高，對(duì)抗風(fēng)抗震不利， 同時(shí)由于跨度巨大主桁承受巨大軸力增加了實(shí)施難度，經(jīng)濟(jì)性也受到挑戰(zhàn)。協(xié)作體系至少有如下優(yōu)點(diǎn)值得考慮：協(xié)作體系塔根彎矩較斜拉橋有大幅減小，在縱向風(fēng)載作用下，協(xié)作體系受力也優(yōu)于斜拉橋，活載作用下主梁彎矩也較斜拉橋大幅減?。慌c斜拉橋相比，懸吊部分主梁不再產(chǎn)生由斜拉索引人的主梁軸向力，主梁承受軸力得以減小，使主梁設(shè)計(jì)更加方便，有更大選擇；活載作用下主梁撓度也比斜拉橋小充分顯示主纜外錨對(duì)提高結(jié)構(gòu)剛度的有效性；與懸索橋相比，豎向剛度可大幅提高，盡管其主梁、主塔彎矩大于懸索橋，但豎向剛度增加對(duì)鐵路橋特別是高速鐵路橋十分重要。同時(shí)

20、由于斜拉部分橋面荷載不需通過(guò)懸索橋主纜傳遞，因此主纜、錨碇減小；充發(fā)發(fā)揮兩種橋型的優(yōu)點(diǎn)，既克服了斜拉橋由于懸臂長(zhǎng)度加大引起主梁壓力過(guò)大問(wèn)題，又大大減小了大跨懸索橋中主線拉力和地錨的工程量； 斜拉部分主梁可改用較重的混凝土橋面體系（如疊合梁）， 節(jié)省大量鋼材，降低造價(jià)，并且能用這部分重型結(jié)構(gòu)增加全橋的穩(wěn)定性，對(duì)提高主梁強(qiáng)度、剛度都有幫助；懸吊與斜拉部分長(zhǎng)度分配關(guān)系可視主塔墩基礎(chǔ)、錨碇修建條件和費(fèi)用及主梁承受軸向力的能力適當(dāng)調(diào)配，主梁形式也可作出多樣選擇。協(xié)作體系斜拉部分的尾索應(yīng)力幅有所降低，但懸索結(jié)合部吊索的交變應(yīng)力幅較大，這可以通過(guò)邊跨設(shè)置輔助墩，或必要時(shí)增加吊索恒載的方法解決其疲勞問(wèn)題。隨跨

21、徑增加，協(xié)作體系的經(jīng)濟(jì)性能有望優(yōu)于斜拉橋，協(xié)作體系具有受力合理、抗風(fēng)性能好、施工安全方便、造價(jià)合理的優(yōu)點(diǎn)，是一種合理的超大跨度橋梁體系，用于鐵路橋，在600rn以上與斜拉橋及懸索橋有很大的競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)跨度720m的協(xié)作體系公鐵兩用橋研究表明，完全可以達(dá)到600rn 以下跨度斜拉橋的豎向剛度標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也極具競(jìng)爭(zhēng)力。四、公鐵合建問(wèn)題1 公鐵合建概況公路鐵路橋合建具有省地拆遷量小，建造費(fèi)用比分建低等優(yōu)點(diǎn)，但要公鐵合建還必須在建造時(shí)間、各自線路布局及接線條件等方面能夠協(xié)調(diào)起來(lái)的情況下才能實(shí)現(xiàn)。國(guó)內(nèi)已建成約20座公鐵兩用橋，但斜拉橋僅有蕪湖長(zhǎng)江大橋及規(guī)劃中的武漢天興洲長(zhǎng)江大橋。本文僅就共基共梁公鐵合建

22、斜拉橋的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行一些探討。2 公鐵合建對(duì)豎向、橫向剛度的影響公鐵兩用斜拉橋與單建鐵路斜拉橋相比，主梁增加了公路橋面的荷載重量，而公路汽車(chē)活載的增加較之鐵路列車(chē)活載是有限的，這就使得主梁恒載與活載比值提高了，斜拉橋更容易滿足鐵路對(duì)豎向剛度的要求。其機(jī)理在于，隨恒載增加，斜拉索用量相應(yīng)增加，體系剛度隨之提高， 公路橋面地加入增加了主梁的截面剛度，對(duì)減小撓度也有一定影響，雖然增加了公路汽車(chē)活載，但其不利影響不及上述有利影響。對(duì)高速鐵路橋梁這種有利的一面尤為重要。公鐵兩用橋由于公路橋面地加入主梁自然地?fù)碛休^大的寬度，武漢天興洲大橋公路面寬27m,與單建鐵路相比，公鐵合建橋因公路面需要，一般均有較大

23、的梁寬或橋?qū)挘蚨髁鹤匀坏鼐哂休^大的橫向剛度，這對(duì)滿足列車(chē)安全平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要，使得斜拉橋跨度達(dá)到500m甚至更大而無(wú)需專(zhuān)門(mén)增加格寬或梁寬來(lái)滿足橫向剛度要求。而單建大跨鐵路斜拉橋只能人為地增加橫向剛度，這將伴隨造價(jià)的增加。3 公鐵合建的梁式問(wèn)題目前國(guó)內(nèi)外公鐵兩用橋大部分采用鋼橋梁且雙層建設(shè)，上層為公路面，下層為鐵路面，對(duì)于公路面設(shè)有六個(gè)汽車(chē)道的公鐵兩用橋，若采用鋼桁梁，其桁寬約需28m,而雙線鐵路是不需要這么大寬度的，這一桁寬對(duì)鐵路面橫梁受力很不利一方面材料用量增加，另一方面也抬高了軌面高度、增加橋長(zhǎng)。一種解決辦法是主桁桁寬在滿足橫向剛度要求的前提不予以減小， 斜拉索錨于增設(shè)的副桁上，通過(guò)副桁將余力引人主流，副桁僅起過(guò)渡傳力作用。這又增加了 副桁。另一種方法是上弦桁寬保持不變，僅將下弦桁寬縮減到功能所需尺寸，形成倒梯形斷面，兩側(cè)腹桿處于傾斜平面上，斜拉索錨箱與主桁節(jié)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)。如此，則節(jié)點(diǎn)構(gòu)造要復(fù)雜些，但仍是可以解決的，這種方案是值得考慮且不失為一種經(jīng)濟(jì)有效的手段。公路面可采用混凝土板， 支承在縱梁上，采用輕質(zhì)混凝土板有利于減輕重量，這也是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式。更進(jìn)一步是將混凝土橋面板與主桁相結(jié)合形成板橋共同作用的組合結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)在于有利于提高剛度、 降低桁高。但由于混凝土存在收縮徐變的特點(diǎn)，在與鋼結(jié)構(gòu)所形成的組合結(jié)構(gòu)中，混凝土板所能承受分擔(dān)的荷載