跨鐵路橋梁的設(shè)計方案選擇及施工

1、跨鐵路橋梁的設(shè)計方案跨鐵路橋梁的設(shè)計方案選擇與施工選擇與施工引言隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，國內(nèi)電氣化鐵路大面積建成通車，在現(xiàn)代城市橋梁建設(shè)中，不可避免與鐵路的交叉、下穿、上跨。而電氣化鐵路具有高速度、高安全性、高密度運營的特點，因此在上跨和下穿方案的選擇顯得尤為重要。橋梁設(shè)計原則橋梁設(shè)計原則工程簡介工程簡介方案設(shè)計方案設(shè)計方案分析方案分析設(shè)計方案對比設(shè)計方案對比結(jié)論結(jié)論橋梁設(shè)計原則橋梁設(shè)計原則 1）結(jié)構(gòu)形式力求簡單，施工方便、快速、）結(jié)構(gòu)形式力求簡單，施工方便、快速、減少在鐵路上方的施工時間；減少在鐵路上方的施工時間； 2）結(jié)構(gòu)受力合理、明確，滿足耐久性和可）結(jié)構(gòu)受力合理、明確，滿足耐久性和可靠

2、度要求；靠度要求； 3）結(jié)構(gòu)滿足鐵路運營安全和鐵路規(guī)劃要求）結(jié)構(gòu)滿足鐵路運營安全和鐵路規(guī)劃要求工程簡介工程簡介 1）工程概況工程概況 龍巖大道高架橋雙向六車道，高架橋主線跨越登高西路、人民路、贛龍鐵路、羅龍路、龍津河，與愛亭路平交。主橋長主橋跨越龍津河、漳龍鐵路線、龍廈鐵路、龍巖站遷出線，斜交角在25-30度左右，既有龍廈鐵路為雙線電氣化鐵路，既有漳龍鐵路為單線電氣化鐵路，在立交范圍內(nèi)既有鐵路為曲線。 2）技術(shù)標準技術(shù)標準 道路等級：城市II級主干道 設(shè)計車速：60km/h 跨鐵路段設(shè)計荷載：公路-I級荷載基礎(chǔ)考慮1.3倍安全系數(shù) 凈空要求：漳龍鐵路線、龍巖站遷出線凈高6.75m； 龍廈鐵路線

3、鐵路凈高7.5m； 高架橋凈高12m（考慮接觸網(wǎng)立柱更換高度）方案一：200+200m鋼箱梁獨塔斜拉橋方案二：混凝土雙塔斜拉橋方案三：結(jié)合梁獨塔斜拉橋方案四：連續(xù)剛構(gòu)橋方案設(shè)計方案設(shè)計方案一：200+200m鋼箱梁獨塔斜拉橋 1）總體布置 主橋橋型為獨塔雙索面斜拉橋，孔徑布置為（200+200）m，主橋全長400m；鋼箱梁，又叫鋼板箱形梁，是大跨徑橋梁常用的結(jié)構(gòu)形式。外型象一個箱子故叫做鋼箱梁。 2）結(jié)構(gòu)體系 主橋結(jié)構(gòu)體系采用塔、梁、墩固結(jié)體系，邊墩約束橫向線位移、釋放縱向線位移； 3）主梁 頂寬3700cm，中線處梁高300cm，標準節(jié)段長1200cm，可根據(jù)現(xiàn)場和運輸條件分為400cm-6

4、00cm一個節(jié)段。 4）主塔及基礎(chǔ) 主塔由上塔柱、中塔柱、下塔柱及橫梁組成的框架結(jié)構(gòu)，為偏心受壓構(gòu)件。 主塔下設(shè)上下兩層矩形承臺，中間設(shè)置鉸盆，承臺下布置32根2.0m樁。 5）斜拉索 斜拉索采用空間扇形布置，兩端均按張拉端設(shè)計，安裝時在塔端張拉，主梁端錨固。 6）施工方案 斜拉橋轉(zhuǎn)體施工，轉(zhuǎn)體后將上下承臺澆筑成整體固結(jié)。方案二：混凝土雙塔斜拉橋 1）總體布置 主橋橋型為雙塔雙索面斜拉橋孔徑布置為（90+200+90）m，主橋全長400m；指主梁結(jié)構(gòu)為混凝土制作的斜拉橋 2）結(jié)構(gòu)體系 主橋支承采用半漂浮體系。 3）主梁 主梁采用邊主梁截面，雙向預應力混凝土結(jié)構(gòu)。 4）主塔及基礎(chǔ) 主塔采用H型混

5、凝土橋塔，主塔下設(shè)承臺，承臺下布置2.0m灌注樁。方案三：結(jié)合梁獨塔斜拉橋 1）總體布置 獨塔雙索面斜拉橋，孔徑布置200m+140m，主橋全長340m，邊跨設(shè)一個輔助墩。指主梁結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土混合制作的斜拉橋 2）結(jié)構(gòu)體系 主橋結(jié)構(gòu)體系采用塔、梁、墩固結(jié)體系，邊墩約束橫向線位移、釋放縱向線位移； 3）主梁 加勁梁采用等高度邊主梁，混合梁體系，混凝土梁長154m，鋼梁長186m。 4）主塔及基礎(chǔ) 主塔由上塔柱、中塔柱、下塔柱及橫梁組成的框架結(jié)構(gòu)，為偏心受壓構(gòu)件。 主塔下設(shè)上下兩層矩形承臺，中間設(shè)置鉸盆，承臺下布置32根2.0m樁。方案四：連續(xù)剛構(gòu)橋 1）總體布置 主橋為連續(xù)剛構(gòu)橋，孔徑布置為（

6、85+2*140+85）m，主橋全長450m。連續(xù)剛構(gòu)橋是墩梁固結(jié)的連續(xù)梁橋 2）結(jié)構(gòu)體系 主橋結(jié)構(gòu)體系采用剛性連續(xù)梁體系。 3）主墩和基礎(chǔ) 主墩采用矩形柱式墩，承臺采用矩形承臺，承臺下設(shè)16根1.8m樁基。方案分析方案分析 1）關(guān)于方案一（鋼箱梁獨塔斜拉橋方案）、方案二（混凝土雙塔梁斜拉橋方案）和方案四（剛構(gòu)連續(xù)梁或T構(gòu)連續(xù)梁方案）采用的轉(zhuǎn)體施工方案，將導致鐵路兩側(cè)既有建筑物有一定的額外拆遷量，且方案四轉(zhuǎn)體噸位太大（約26000噸左右；）此外由于轉(zhuǎn)體施工方案上下承臺厚度較大，且不宜出露于地面以上，導致橋墩基坑開挖太深，深基坑開挖防護較為困難。 2）關(guān)于方案三（結(jié)合梁獨塔斜拉橋方案），由于在公

7、路橋跨鐵路橋范圍防護棚設(shè)置非常困難（尤其是拆除施工）。因此，該橋型方案在施工到橋跨范圍施工節(jié)段時，宜采用“要點”并在既有鐵路采取停電措施情況下進行施工；對既有鐵路影響太大，不宜采用。 3）關(guān)于方案四（剛構(gòu)連續(xù)梁或T構(gòu)連續(xù)梁方案）如橋下凈高按滿足橋下接觸網(wǎng)立柱維護更換不小于12m凈高要求進行設(shè)置，將導致人民西路上下匝道無法設(shè)置，如采用遷改接觸網(wǎng)立柱方案并將接觸網(wǎng)懸掛在梁底，必須取得既有鐵路電氣化管理部門的同意方能成立。 從工程造價來看，斜拉橋的造價費用要比連續(xù)剛構(gòu)或T構(gòu)連續(xù)梁橋的費用多0.5倍到一倍左右。同樣是斜拉橋，鋼箱梁的費用要比混凝土的造價高25%左右。 從技術(shù)角度來講前三個斜拉橋的方案，

8、最大的技術(shù)問題有主塔承臺的開挖對鐵路路基的影響和斜拉橋的換索和涂裝對鐵路運營的影響。鑒于目前國內(nèi)跨鐵路的斜拉橋，尤其是鋼箱梁的斜拉橋都不多，可借鑒的經(jīng)驗不多，需要注意的地方和專項技術(shù)較多。但是靠近鐵路路基的開挖和圍堰支護，在國內(nèi)也很多相似的工程，技術(shù)也相對成熟；另外隨著國內(nèi)斜拉橋的增多，斜拉橋拉索和涂裝的技術(shù)和工藝也將會有比較大的發(fā)展，故換索和涂裝的周期必定會延長，對周圍的影響也一定會減少。設(shè)計方案對比設(shè)計方案對比 設(shè)計方案 方案一方案一 方案二方案二 方案三方案三 方案四方案四 200+200m 鋼箱梁獨塔斜拉橋 混凝土梁雙塔斜拉橋 結(jié)合梁獨塔斜拉橋 連續(xù)鋼構(gòu)橋或 T 夠連續(xù)梁橋 總橋長（m

9、） 400 380 340 450 工程造價 （建安費，萬元） 24480 16420 19600 12623 交角 與鐵路交角在2530 與鐵路交角在2530 與鐵路交角在2530 與鐵路交角在3035 施工工期（月） 16 1618 2024 1618 施工方案 轉(zhuǎn)體施工 掛籃懸灌或轉(zhuǎn)體施工 懸臂吊裝 掛籃懸灌或轉(zhuǎn)體施工 后期養(yǎng)護工作量 鋼箱梁需定期進行涂裝、斜拉索需定期換索 斜拉索需定期換索 鋼縱梁、橫梁需定期進行涂裝、斜拉索需定期換索 養(yǎng)護量小 施工難易程度 鋼梁節(jié)段通過公路運輸；現(xiàn)場采用架梁吊機懸拼施工；轉(zhuǎn)體施工，工藝較復雜 掛籃懸灌、工藝成熟 砼橋面板需預制，安裝后需通過濕澆縫連接

10、成整體，施工較復雜 掛籃懸灌、工藝成熟 施工期間對鐵路運行的影響 施工期間僅轉(zhuǎn)體施工時對鐵路有干擾影響，但影響時間和周期很短。 在鐵路上方如采用掛籃懸灌，對鐵路干擾影響時間、周期較長；如采用轉(zhuǎn)體施工，僅在轉(zhuǎn)體施工和合攏段施工時對鐵路有干擾影響，但影響時間和周期較短， 懸臂吊裝對鐵路干擾影響時間、 周期較長，既有鐵路長達120m 范圍需搭設(shè)曲線防護棚架，且公路橋跨鐵路橋范圍防護棚搭設(shè)困難。 在鐵路上方如采用掛籃懸灌，對鐵路干擾影響時間、周期較長；如采用轉(zhuǎn)體施工，僅在轉(zhuǎn)體施工和合攏段施工時對鐵路有干擾影響，但影響時間和周期較短，其中：合攏段需在鐵路上方搭設(shè)防護棚架。 運營期間對鐵路運行的影響 鋼箱

11、梁定期涂裝、斜拉索定期換索對鐵路運營安全有一定影響，尤其是斜拉橋換索對既有鐵路安全存在一定的安全風險。 斜拉索定期換索對鐵路運營安全有一定影響， 并存在一定的安全風險。 鋼縱梁、 橫梁定期涂裝、 斜拉索定期換索對鐵路運營安全有一定影響， 尤其是斜拉橋換索對既有鐵路安全存在一定的安全風險。 無 對既有鐵路接觸網(wǎng)立柱的影響 無 無 無 對接觸網(wǎng)立柱進行遷改并改用懸掛在梁底方式 對既有鐵路路基、橋梁以及周邊建筑物安全的影響 較大 較大 較大 相對較小 跨鐵路高架橋凈高 12.0 米 12.0 米 12.0 米 8.5 米 （接觸網(wǎng)立柱懸掛在混凝土梁梁底） 設(shè)計方案 方案一方案一 方案二方案二 方案三方案三 方案四方案四 200+200m 鋼箱梁獨塔斜拉橋 混凝土梁雙塔斜拉橋 結(jié)合梁獨塔斜拉橋 連續(xù)鋼構(gòu)橋或 T 夠連續(xù)梁橋 結(jié)論結(jié)論 在四個方案都滿足規(guī)范要求的前提下，技術(shù)和造價是約束龍巖大橋方案選擇的主要因素。 通過四套設(shè)計方案比較，從經(jīng)濟、技術(shù)難度和對鐵路和周邊環(huán)