桂 婞,蘇竹松,劉信斌,喬晉姿
(中鐵上海設(shè)計院集團有限公司,上海 200070)
新建合肥至蚌埠鐵路客運專線位于安徽省中部,北連京滬高速鐵路,南接合肥樞紐與合寧、合武鐵路相銜接,是京滬高速鐵路與滬漢蓉快速客運通道間的快速連通線,也是京福鐵路客運專線的重要組成部分。
合蚌客專線路全長129.861 km,其中新建正線128.1 km,正線特大中橋32座,累計長度86.745 km,占線路全長的67.1%。主要設(shè)計有時速350 km客運專線單線無砟軌道預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁及配套橋墩、九龍崗(76+160+76) m連續(xù)梁拱、雙線小跨剛構(gòu)-連續(xù)梁、主跨84 m變寬梁和2×80 m連續(xù)梁、新建五湖大道上跨合蚌客運專線立交橋等。限于篇幅,本文主要介紹單線簡支箱梁、公路上跨高速鐵路立交橋的設(shè)計。
鐵路:采用ZK標準荷載圖式。
公路:采用《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTG D60—2004)相應(yīng)公路等級的汽車荷載。
2.2.1 單線簡支箱梁橋面布置
單線簡支箱梁采用CRTS-Ⅱ型板式無砟軌道,橋面布置:橋面寬7.4 m,線路中心至防護墻內(nèi)側(cè)寬2.1 m,橋面布置如圖1所示。
圖1 單線簡支箱梁橋面布置(單位:mm)
2.2.2 上跨橋五湖大道立交橋面布置
跨高速鐵路部分橫斷面布置為:100 cm(監(jiān)測電網(wǎng)及檢修通道)+50 cm(SS級防撞墻)+550 cm(人行或非機動車道)+75 cm(加強型SS級防撞墻)+1 600 cm(機動車道)+50/2 cm(中央分隔墩),如圖2所示。
圖2 五湖大道立交橋梁橫斷面布置(單位:cm)
合蚌客運專線共有472孔單線簡支箱梁,我院自行編制時速350 km單線無砟軌道簡支箱梁及配套橋墩設(shè)計參考圖。試制梁于2009年11月21日進行加載試驗并一次取得成功。箱梁梁高3 m,頂板寬7.4 m,底板寬3.4 m,腹板斜率1∶11.3。單線簡支箱梁截面如圖3所示,現(xiàn)場實景照片見圖4。
圖3 半跨中-半支點截面(單位:mm)
圖4 成橋后照片
鐵道部時速350 km高速鐵路單線簡支箱梁及配套橋墩通用參考圖(圖號:通橋(2011)2311、通橋(2011)4311)是在總結(jié)合蚌客運專線單線簡支梁設(shè)計、試驗、施工的基礎(chǔ)上,充分吸收了以往通用圖設(shè)計、施工經(jīng)驗,主要技術(shù)特點如下。
3.2.1 適用條件
(1)適用于鋪設(shè)CRTSⅠ型板式、雙塊式和CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)類型的高速鐵路。
(2)按旅客列車設(shè)計最高行車速度350 km/h設(shè)計,但從受力、構(gòu)造上滿足最小曲線半徑1 200 m對應(yīng)的線路標準要求,廣泛適應(yīng)線路條件。
(3)計算跨度31.5、23.5 m簡支箱梁采用等高設(shè)置,梁端過渡段及其預(yù)應(yīng)力角度布置完全相同,兩種跨度端??赏ㄓ?。
(4)通橋(2011)4311橋墩2種結(jié)構(gòu)尺寸,適用于3種跨度組合、4種動峰加速度值地區(qū)、多級墩高變化的直、曲橋梁。2種結(jié)構(gòu)尺寸:一種是墩身縱向?qū)? m、橫向?qū)? m的直坡墩(圖5(a)),可用于墩高H≤10 m、半徑R≥3 500 m橋梁;另一種是墩身縱向?qū)?.2 m、橫向?qū)?.2 m、變坡坡率35∶1變坡墩(圖5(b)),可用于半徑R≥3 500 m、墩高10 m 圖5 部頒通用圖橋墩結(jié)構(gòu)(單位:cm) 3.2.2構(gòu)造細節(jié) (1)梁端伸縮縫裝置橫向通長設(shè)置,避免梁體及其支座遭受雨水侵蝕。 (2)箱梁頂板內(nèi)倒角采用多折角,不但便于施工脫模,而且保證了保護層厚度的均勻性,避免保護層局部偏厚吊梁、移梁產(chǎn)生大量縱向通長裂縫。 (3)為避免處于曲線半徑1 200 m的梁縫線路左右兩側(cè)偏差過大現(xiàn)象,本通用圖通過梁端頂板楔形塊進行構(gòu)造調(diào)整,箱梁其他均可保持不變,只需在梁端頂板處加設(shè)高度200 mm、寬度最大80 mm的“L”擋塊即可解決,調(diào)整動作很小,簡化了施工,節(jié)省了模板投入。 (4)在橋墩凹槽處增設(shè)帶直線段的圓弧形鋼筋,直線段與最外側(cè)箍筋焊接連接,對凹槽處混凝土形成約束,降低了施工難度,合理解決了凹槽處易開裂的質(zhì)量問題。 (5)合理確定二期恒載分級,減少設(shè)計和施工出錯機會。因本圖集適用的二期恒載60~120 kN/m,按15 kN/m一級共4級進行預(yù)應(yīng)力索的布置與張拉控制。 (6)充分考慮運梁、架橋機的走行寬度及平穩(wěn)性要求,確保施工安全。 (7)配套景觀效果好。單線箱梁的斜腹板、圓端形的實體橋墩,與雙線梁及配套墩相協(xié)調(diào),特別是單線箱梁與其配套橋墩,上下通達,渾然一體,景觀效果好。 規(guī)劃五湖大道橫穿合肥北城站咽喉區(qū),與淮南線,蚌福、合蚌上下行共6股道及多組高速道岔交叉,主橋采用(25+35+25) m連續(xù)梁跨越客運專線,如圖6所示。 圖6 五湖大道立交橋安全防護措施 結(jié)合該項目開展了新建公路、城市橋梁上跨高速鐵路橋梁技術(shù)標準研究。研究內(nèi)容:設(shè)計荷載、結(jié)構(gòu)形式、護欄、護網(wǎng)、附屬設(shè)施等方面的安全防護技術(shù)標準,提出了相應(yīng)的設(shè)計標準及安全防護措施,集中反映國內(nèi)、外相關(guān)領(lǐng)域最新研究成果,主要研究成果及結(jié)論如下。 (1)按持久狀況承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時,上跨高速鐵路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計安全等級均應(yīng)采用一級,結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.1。 (2)上跨高速鐵路橋梁結(jié)構(gòu)的汽車活載,采用相應(yīng)的標準設(shè)計荷載的1.3倍。 (3)上跨高速鐵路橋梁結(jié)構(gòu)宜采用整體箱梁,不宜采用空心板梁。當采用其他結(jié)構(gòu)時,應(yīng)采用必要措施加強結(jié)構(gòu)的整體性。 (4)上跨高速鐵路的公路(城市)橋梁應(yīng)按照公路(城市)橋梁抗震設(shè)計細則(規(guī)范)的要求,抗震設(shè)防類別分別不低于B(乙)類,并應(yīng)滿足《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)要求。 (5)防護范圍內(nèi)橋梁防撞護欄不低于《公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的最高防撞等級。宜采用兩道防護,也可采用一道加強型防護(碰撞能量不低于630kJ) (6)上跨高速鐵路橋梁應(yīng)設(shè)置安全警示標志、接地系統(tǒng)和異物侵限監(jiān)測裝置。異物侵限監(jiān)測裝置應(yīng)立于橋面上,并留0.75 m檢查通道。 (7)跨越鐵路的橋孔應(yīng)采用集中排水方式,引出鐵路范圍以外。 (8)主孔橋上不宜設(shè)置照明燈桿,防止其傾覆墜落于鐵路上。 在缺乏工程先例的情況下,結(jié)合合蚌客運專線項目特點,編制了單線簡支箱梁及橋墩參考圖,通過試制、靜載試驗及運架工藝的研究,掌握了單線梁墩設(shè)計技術(shù)標準。在此基礎(chǔ)上,通過進一步優(yōu)化、完善,于2011年完成了鐵道部高速鐵路單線簡支箱梁和橋墩通用圖的編制工作,填補了國內(nèi)空白。結(jié)合五湖大道上跨合蚌客運專線立交橋的設(shè)計,開展了上跨高速鐵路立交橋技術(shù)標準的科研工作,給出了相關(guān)結(jié)論和建議,補充了規(guī)范條款。 [1] 中鐵上海設(shè)計院集團有限公司. 鐵路工程建設(shè)通用參考圖-時速350公里高速鐵路預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁設(shè)計意見書[R].上海:中鐵上海設(shè)計院集團有限公司,2010. [2] 中鐵上海設(shè)計院集團有限公司. 鐵路工程建設(shè)通用參考圖-時速350公里高速鐵路單線簡支箱梁圓端形實體橋墩設(shè)計意見書[R].上海:中鐵上海設(shè)計院集團有限公司,2010. [3] 中鐵上海設(shè)計院集團有限公司. 鐵路工程建設(shè)通用參考圖-時速350公里高速鐵路預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁 [Z].上海:中鐵上海設(shè)計院集團有限公司,2011. [4] 中鐵上海設(shè)計院集團有限公司. 鐵路工程建設(shè)通用參考圖-時速350公里高速鐵路單線簡支箱梁圓端形實體橋墩設(shè)計意見書[Z].上海:中鐵上海設(shè)計院集團有限公司,2011. [5] 中鐵上海設(shè)計院集團有限公司. 新建公路橋梁上跨高速鐵路安全防護技術(shù)標準研究報告[R].上海:中鐵上海設(shè)計院集團有限公司,2012. [6] 甄津津.客運專線鐵路常用跨度橋梁橋墩設(shè)計[J].鐵道標準設(shè)計,2007(2):32-35. [7] 徐升橋.客運專線常用跨度橋梁的設(shè)計特點與發(fā)展方向[J].鐵道標準設(shè)計,2005(11):8-11.3.3 上跨高速鐵路立交橋
4 結(jié)語