賴小剛

（中國中鐵二院工程集團有限責任公司四川成都610031）

山區(qū)鐵路車站內(nèi)四線高橋設計

賴小剛

（中國中鐵二院工程集團有限責任公司四川成都610031）

龍門溝四線大橋橋高56m，首次在山區(qū)鐵路采用四線雙柱式剛架墩、配預應力混凝土帽梁，預應力索采用12-15.2鋼絞線。鉆孔樁及明挖基礎。橋梁左側(cè)搭設6m寬56m高站臺橋。施工先鐵路橋后站臺橋。

山區(qū)鐵路四線高橋；四線雙柱式剛架墩設計；預應力混凝土帽梁設計；站臺橋影響

1 工程概述

龍門溝四線大橋位于南川至涪陵鐵路鴨江車站內(nèi)，處于重慶市武隆縣境內(nèi)，上跨一深切沖溝，橋下有老S303省道通過，橋梁主要受地形控制設計。本橋位于直線地段，線路縱坡為-1.0‰，四線，線間距為5m。中心里程為DK82+027，孔跨式樣為13X32預應力混凝土簡支T梁，全長439.85m，橋高56m，最大墩高達52m。橋墩采用四線雙柱式實體剛架墩，配預應力混凝土帽梁，T型橋臺，樁基礎和明挖擴大基礎相結(jié)合。鴨江車站設計為四線，因站臺上橋，故在線路左側(cè)設寬6m、高56m的站臺橋，與龍門溝四線大橋平行設置。鐵路橋梁受站臺橋影響較大，設計時充分考慮了站臺橋的設置影響（圖1，圖2）。

2 橋址自然概況及工程地質(zhì)條件

橋位處屬剝蝕丘陵槽谷地貌，地形起伏較大，自然坡度約15～25°。溝槽內(nèi)地表多辟為水田、旱地，地面高程240～320m，相對高差約20～100m，坡面植被發(fā)育，橋下有S303省道，交通較方便。橋位處水流主要為下雨時匯流的地表水，7號墩處沖溝的百年流量為Q1/100=207.83m3/s。

橋址坡面覆蓋4～10m的粉質(zhì)黏土，溝內(nèi)覆蓋2～8m的漂石土及粉質(zhì)黏土。下伏基巖為泥巖夾砂巖、頁巖，強風化層厚2～8m，橋址范圍內(nèi)為單斜構(gòu)造，節(jié)理較發(fā)育，節(jié)理間距60～120cm。泥巖夾砂巖、頁巖W2基本承載力為450kPa，單軸飽和抗壓強度僅為3MPa，力學指標較弱。

圖1 龍門溝四線大橋總布置圖

圖2 鐵路橋與站臺橋平面關(guān)系圖

地震動峰值加速度值為0．05g，地震動反應譜特征周期值為0．35s。

橋址區(qū)不良地質(zhì)為表土溜坍，特殊巖土為膨脹巖，兩者對基坑開挖影響都較大，需加強防排水和及時封閉基坑。DK82+ 050附近地表水按照化學侵蝕環(huán)境SO42-侵蝕，作用級別為H1型。橋址場地整體穩(wěn)定，工程地質(zhì)條件一般。

3 施工圖結(jié)構(gòu)設計

3．1 橋梁孔跨及橋型選擇

本橋跨越大型沖溝，為車站內(nèi)四線橋，橋高56m，橋?qū)?0m。橋跨布置主要受控于以下因素：地形、站場布置、站臺橋布置、S303省道、橋面寬度影響等，綜合考慮以上因素，為減小梁部施工難度，采用32m標準T梁跨越?jīng)_溝。因鐵路荷載較大，傳統(tǒng)多線橋主要是采用非預應力蓋梁的鋼筋混凝土剛架墩，支座中心盡量與橋墩中心線重合。當達到四線橋及以上時，就只能通過增加墩柱的數(shù)量來減小蓋梁的豎向變形。這樣就使得工程數(shù)量增加較多，墩柱及基礎布設困難，尤其是高墩更不經(jīng)濟。

考慮到最近幾年預應力混凝土蓋梁在公路及市政橋梁上廣泛運用，設計和施工工藝非常成熟。為了減小蓋梁尺寸、減少墩柱數(shù)量、增加美觀性，本橋所有橋墩均采用四線雙柱式剛架墩、預應力混凝土蓋梁設計。

站臺橋考慮美觀，孔跨采用與鐵路橋相同的32．7m預應力簡支T梁設計。

3．2 梁體構(gòu)造與下部結(jié)構(gòu)

鐵路橋面寬19．8m，梁體采用鐵道部通用圖（2005）2101預應力混凝土簡支T梁，橋面布置按T梁并置單線布置，8片T梁構(gòu)成4線。站臺橋面寬6．55m，采用3片單獨設計的預應力混凝土T梁布置，站臺面綜合考慮電力機車接觸網(wǎng)立柱及雨棚柱的設置。

因旅客需經(jīng)過站臺橋上下列車，站臺橋梁部與四線橋梁部相互搭接，兩橋的蓋梁也相互搭接。

圖3 四線橋與站臺橋相互關(guān)系圖

梁部及兩臺設置雙側(cè)人行道及角鋼欄桿（靠龍門溝站臺橋側(cè)，站臺橋范圍以內(nèi)不設置人行道及角鋼欄桿），人行道寬1．05m。兩橋臺臺尾間設M10漿砌片石擋墻。

在梁體外雙側(cè)設置避車臺（左側(cè)站臺橋范圍以內(nèi)除外）。

鐵路預應力混凝土簡支T梁在南川東制梁場預制，運架施工。

橋臺臺身、托盤、頂帽合修，各線軌面高程不同，采用支承墊石不等高進行調(diào)整。

下部結(jié)構(gòu)采用四線雙柱式剛架墩，橋墩帽梁采用3．0× 3．0m截面，墩柱橫向?qū)?．8m，直坡；縱向墩頸寬3m，坡度為1∶20，因基底巖石風化層較厚，剛架墩均采用樁基礎。

橋墩帽梁預應力施工時，預應力鋼束兩端對稱張拉。因設置接觸網(wǎng)立柱需要將橋墩頂帽加寬的部分，施工時在頂帽內(nèi)預埋鋼筋，待預應力鋼束張拉錨固之后再進行澆筑。

1#～5#墩左側(cè)頂帽適當位置應預埋與站臺橋相應橋墩橫向聯(lián)結(jié)的構(gòu)件，作為站臺橋架梁時橋墩加固之用。

3.3 四線雙柱式剛架墩設計

圖4 四線雙柱式剛架墩構(gòu)造圖

3.3.1 設計內(nèi)容

本設計配用標準圖：后張法預應力混凝土梁（通橋（2005）2101）Lp=32m。

設計跨度：直線32+32的跨度組合。

設計高度：柱高H指帽梁底到承臺頂面的高度，設計柱高H≤49m。

3.3.2 設計原則

（1）設計荷載

中—活載。

列車、制動力或牽引力、列車橫向搖擺力等按現(xiàn)行《橋規(guī)》的有關(guān)規(guī)定計算。

風荷載：橋上有車時1250Pa；橋上無車時2366Pa。

溫差：溫度變化幅度按±20°C考慮。

混凝土收縮：按溫度降低15°C產(chǎn)生的溫度應力計算。

無縫線路縱向力按《新建鐵路橋上無縫線路設計暫行規(guī)定》的有關(guān)規(guī)定計算。

未計流水壓力、浮力、地震荷載及基礎沉降變形。

每線的列車荷載及梁重、梁上風力均換算成作用于兩支承墊石上的集中荷載進行計算。

（2）控制荷載組合類型

根據(jù)近期開站的情況，設計中四線主要考慮到四種架梁和通車運營形式：四線一次架梁通車運營；四線一次架梁II線通車運營；四線一次架梁II、3線通車運營；四線一次架梁1、4線通車運營。

控制荷載組合考慮運營形式，分別按主力、主力+附加力、特殊荷載的共同作用，進行荷載組合。

（3）剛架墩的結(jié)構(gòu)形式

剛架墩采用預應力混凝土帽梁、鋼筋混凝土矩形墩柱，墩柱矩形截面為橫向等厚，縱向放坡的變截面，兩墩柱間設置橫撐連接。

（4）橫撐設置原則

剛架墩的橫撐設置由雙柱中的長柱決定：當H＜15m時，可不設橫撐；當15m≤H≤30m時設一根橫撐，橫撐中心線距帽梁底0.45H；當H＞30m時，設2根橫撐，上層橫撐中心線距帽梁底0.3H，下層橫撐中心線距基頂或承臺頂0.4H。

（5）基礎類型

基礎為樁基礎。

（6）結(jié)構(gòu)計算

采用有限元法空間受力剛架內(nèi)力分析，利用MIDAS、BSAS等電算程序進行內(nèi)力分析計算。

（7）配筋

帽梁預應力鋼筋滿足《鐵路橋涵鋼筋砼和預應力砼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》全預應力混凝土構(gòu)件的要求。預應力索采用12-15.2高強低松弛鋼絞線，抗拉強度標準值fpk=1860MPa。

圖5 帽梁預應力鋼束布置圖

墩柱配筋考慮縱橫兩個方向的彎矩，并按《鐵路橋涵鋼筋砼和預應力砼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》第5．2．6條考慮彎矩增大系數(shù)。

墩柱按內(nèi)力和最小配筋率控制配筋。

（8）構(gòu)造及建筑材料

帽梁采用C50預應力鋼筋混凝土，支承墊石采用C50鋼筋混凝土，墩柱和橫撐采用C40鋼筋混凝土。

基礎：樁基承臺采用C35鋼筋混凝土。

受力鋼筋和構(gòu)造鋼筋采用HRB335鋼筋和HPB235鋼筋。

墩柱上部鋼筋需伸入帽梁，下部鋼筋需伸入承臺，以保證剛性連接。連接墩柱的承臺，其上下緣均設置縱橫向構(gòu)造鋼筋網(wǎng)。

3．4 施工順序及注意事項

3．4．1 下部結(jié)構(gòu)施工順序

四線鐵路橋0#～5#墩臺施工應與站臺橋0#～5#墩臺施工相結(jié)合，其余墩臺按正常順序施工。

0#～5#墩臺施工順序為：先施工站臺橋的墩臺基礎，施工完畢回填夯實；再進行四線鐵路橋與站臺橋相對應墩臺的基礎、墩臺身施工；待四線鐵路橋相對應墩臺施工完畢之后，方可進行對應的站臺橋墩臺身施工，盡量減少施工干擾。

3．4．2 架梁和通車運營順序

四線鐵路橋與站臺橋的綜合架梁順序：因站臺橋的T梁搭接于鐵路T梁之上，應先架設四線鐵路橋T梁，再架設站臺橋T梁。

四線橋架梁和通車運營順序：考慮近期開站的情況，按前述控制荷載組合進行架梁和運營。架梁必須先架設II、3線，然后再架設1、4線。

3．4．3 注意事項

帽梁預應力鋼束采用雙向張拉，張拉順序為N2→N1，待混凝土強度達到設計強度的100%之后方可張拉。

4 結(jié)語

為了適應目前山區(qū)鐵路發(fā)展的方向，增加選線的自由度，使多線高墩設計更加安全、合理、經(jīng)濟，本橋設計采用四線雙柱式剛架墩上采用預應力蓋梁，以達到減小蓋梁尺寸、減少墩柱、增加美觀性的目的。預應力混凝土蓋梁在公路及市政橋梁上廣泛運用，設計和施工工藝非常成熟。本橋也是首次在西南山區(qū)的多線鐵路高橋中采用預應力帽梁，是工程領域一次新的嘗試和技術(shù)突破。

責任編輯：余詠梅

施工經(jīng)驗

巧換法蘭墊

1、損壞部位

在諸多問題中，樓房的消防管道出現(xiàn)問題最多，情況也最為嚴重和復雜。該樓內(nèi)共有四道消防管道，其中三道在一樓的總開關(guān)部位出現(xiàn)了問題。該開關(guān)屬于法蘭連接式鑄鐵截止閥，距地面高約60 cm。該消防管道除了一樓為法蘭連接外，其他連接部位都為焊接，而且安裝時是從下往上依次焊接安裝，整條管道根本無法拆卸，給維修帶來諸多不便。

2、損壞原因

因天氣寒冷，造成管內(nèi)消防用水結(jié)冰。體積膨脹，從而使消防管道產(chǎn)生較大的縱向及橫向應力。由于該管道均采用優(yōu)質(zhì)國標熱鍍鋅管，強度及韌性均滿足使用要求，雖然橫向應力并未使管道撐裂。但是在縱向方向上，由于管道自身的冷縮以及水凍冰膨脹對管道的壓力，使得管道產(chǎn)生極大的縱向應力，而一樓截止閥的法蘭連接處螺栓安裝不牢固，只是保證了當時不漏水。因此，管道內(nèi)一旦產(chǎn)生較大的縱向應力，便使得法蘭連接處出現(xiàn)松動和縫隙。與此同時，寒冷使得橡膠墊變硬變脆，韌性大大降低，此時冰的橫向壓力正好沿縫隙將法蘭橡膠墊向外撐裂。

3、維修方法

卸下鑄鐵閥門，將各個法蘭盤表面清理干凈，并涂上適量黃油，在截止閥下端(C端)換上新的法蘭墊并固定。

關(guān)鍵是另一端，由于C端已經(jīng)墊上新的法蘭墊，故使得D端兩法蘭盤之間的空隙非常小，橡膠墊很難直接塞進去。可將橡膠墊在熱水中燙，然后在橡膠墊圈的一端(B端)繞進內(nèi)圈粘上塑料膠帶(2cm寬較好)。隨后在橡膠墊上下兩面涂抹黃油。再將法蘭墊塞入法蘭間(D端)，A端推、B端拉。即使較厚的法蘭橡膠墊，亦可順利塞進法蘭之間。安上螺桿，上緊螺母即可。依此方法，其他兩處閥門的法蘭墊亦順利更換完畢。

（摘自：《建筑工人》）

Designs for A Four-wire High Bridge of in A Mountainous Railway Station

Four-wire double post steel piers designs are applied for the first time in Longmengou four-wire Bridge,which is 56 meters high,equipped with prestressed concrete cap beam,with the 12-15.2 stranded wire as prestressed cable,and with drilling pile and open cut foundation.A platform bridge,6 meters wide,56 meters high,was set up in advance on the left side of the bridge.And the railway bridge was constructed before the platform bridge.

four-wire high bridges of railway station;four-wire double post steel piers design;prestressed concrete cap beam design;effect of platform bridge

TU442.5+4

A

1671-9107（2010）11-0018-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.11.018

2010-8-27

賴小剛（1975-），四川人，工程師，主要從事橋梁設計工作。