孫志浩
(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,北京 102600)
阜盤鐵路橋涵設(shè)計(jì)
孫志浩
(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,北京 102600)
依據(jù)阜盤鐵路的基本設(shè)計(jì)原則,結(jié)合不同的地物特征,選取不同的跨越形式,并對系桿拱結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡要敘述,最后對存在的問題進(jìn)行簡單的總結(jié)。
阜盤鐵路;橋涵;系桿拱
【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.036
隨著國家“一帶一路”倡議構(gòu)想的提出,亞歐大陸及附近海洋將實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,建立和加強(qiáng)沿線各國互聯(lián)互通伙伴關(guān)系,構(gòu)建全方位、多層次、復(fù)合型的互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò),將推動沿線各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展,增進(jìn)沿線各國人民的交流與往來。本線與巴新線、巴珠線相連,成為中蒙國際鐵路大通道的組成部分,形成蒙古國出海的便捷通道,對促進(jìn)珠恩口岸對蒙俄經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易、文化和科技等多領(lǐng)域的交流合作,打造中蒙俄國際經(jīng)濟(jì)合作走廊具有重要意義。本線全長159.7km,特大、大、中橋梁23座,框架中橋36座,小橋涵296座,橋梁總長45.13km,占線路總長的28.3%。
2.1 采用洪水頻率
橋梁:遼河1/100,按1/300檢算;涵洞:1/100。
2.2 設(shè)計(jì)活載
中-活載。
2.3 橋涵式樣、孔徑、基礎(chǔ)類型的選擇
1)橋梁孔跨式樣。一般特大、大、中橋優(yōu)先采用簡支T梁,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)跨度簡支T梁無法跨越時(shí),采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁或其它橋跨結(jié)構(gòu)。同一座橋的孔跨式樣力求簡化,除特殊結(jié)構(gòu)外盡量采用等跨;優(yōu)先采用32m跨,其次是24m跨。受地形、地質(zhì)、水文或其他條件控制不能采用等跨者,一般不超過兩種跨度布置。
對于跨越高速公路、鐵路以及位于城市附近的橋梁結(jié)構(gòu)型式的選擇,重視建筑設(shè)計(jì),與周圍環(huán)境和當(dāng)?shù)厝宋木坝^相協(xié)調(diào);盡可能減少對既有公路、鐵路行車的干擾;同時(shí)兼顧施工的便利與可行性。
跨越城市道路、高速公路、客專或其他鐵路的橋跨,當(dāng)采用32m梁不能滿足凈空要求時(shí),采用如下橋跨結(jié)構(gòu):(32+48+32)m連續(xù)梁、(60+100+60)m連續(xù)梁、32m槽型梁、48m槽型梁、40m簡支箱梁、2×48mT構(gòu)、2×64mT構(gòu)、64m系桿拱、112m系桿拱。
當(dāng)受線路高程控制或凈空條件控制時(shí),采用小跨度連續(xù)剛構(gòu)、框架等結(jié)構(gòu)形式。
2)橋梁墩臺及基礎(chǔ)類型。橋臺采用T形臺,橋墩優(yōu)先采用單線圓端形橋墩,橋墩高度≤30m采用實(shí)體墩,橋墩高度>30m采用空心墩,原則上一座橋梁盡量采用形狀相同的墩型。跨河橋,當(dāng)線路與水流斜交角度大于15°時(shí),采用圓形橋墩。各橋橋墩盡量采用同一類型,設(shè)護(hù)面鋼筋。
橋梁基礎(chǔ)根據(jù)各墩臺的地質(zhì)、水文、地形控制要求、上部結(jié)構(gòu)、材料和施工等條件選擇。當(dāng)持力層埋置較淺、基巖覆蓋層較簿、水深較小、開挖深度不超過6m且基底承載力σ0≥350kPa時(shí),采用明挖基礎(chǔ);當(dāng)?shù)鼗休d力σ0<350kPa、基坑開挖深度大于6m或開挖刷方太大時(shí),采用樁基礎(chǔ)。本線位于寒冷地區(qū),最大季節(jié)凍土深度達(dá)1.42m,采用樁基礎(chǔ)時(shí),承臺底應(yīng)置于凍結(jié)線以下不小于0.25m。
位于天然河道上的橋梁墩臺采用樁基礎(chǔ)。
3)框架橋設(shè)計(jì)??讖揭蟪^6m且高度控制的立交或排洪工點(diǎn)及車站內(nèi)孔徑要求大于6m的工點(diǎn)一般設(shè)置框架中小橋。當(dāng)河流、道路與鐵路斜交時(shí)宜斜交斜做??蚣軜虬屙斨淋壍赘叨热?.65m,并考慮框架頂排水坡的影響。
4)涵洞類型、孔徑。本線涵洞類型優(yōu)先選用鋼筋混凝土框架涵,個(gè)別填土較高的涵洞采用蓋板涵。涵洞孔徑原則上以流量大小、交通需求等確定,孔徑和凈高均須滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。交通涵的孔徑應(yīng)根據(jù)與地方有關(guān)部門簽定的協(xié)議確定,立交涵應(yīng)盡量避免涵內(nèi)積水,必要時(shí)設(shè)置排水溝,接長涵洞應(yīng)根據(jù)接長后的涵長選用合理孔徑。
鋼筋混凝土框架涵孔徑一般采用為1.5m、2.0m、2.5m、3.0m、3.5m、4.0m、5.0m、6.0m。鋼筋混凝土蓋板涵孔徑一般采用為3.0m、4.0m、5.0m、6m。
本線設(shè)計(jì)行車速度≤120km/h,涵洞板頂填土厚≥1.2m,困難條件下涵頂不高于路肩。
5)框架橋、涵洞基礎(chǔ)類型??蚣軜蚣昂闯鋈肟谝韷Σ捎梅蛛x式基礎(chǔ),出入口涵節(jié)采用整體式基礎(chǔ),中間涵節(jié)無基礎(chǔ),做0.15m厚C15混凝土墊層。各類涵洞地基承載力不足時(shí),當(dāng)計(jì)算所需換填厚度≤3m,采用換填1∶2砂石;對于埋深較深,需換填厚度>3m的軟土地段,采用水泥土攪拌樁、碎石樁等進(jìn)行地基加固。
阜盤鐵路沿線跨越多處河流、高速公路、既有鐵路,受立交凈空∶控制,采用特殊結(jié)構(gòu)進(jìn)行跨越(見表1)。
表1 阜盤鐵路特殊結(jié)構(gòu)表
112m系桿拱具體構(gòu)造如圖1~圖3所示.。
圖1 1/2拱橋立面圖
圖21 /4拱橋平面圖(上)及1/4系梁圖(下)
圖3 拱橋側(cè)面圖
112m系桿拱,計(jì)算跨徑112m,全長114.6m,擋砟墻內(nèi)側(cè)凈寬4.5m。系梁按整體箱梁布置,采用單箱雙室預(yù)應(yīng)力混凝土箱形截面,頂寬10m,梁高2.5m。底板厚度為30cm,頂板厚度為30cm,邊腹板厚度為45cm,中腹板厚度為30cm。箱梁于各吊桿處共設(shè)15道橫隔墻,隔墻厚0.4m。橫梁均設(shè)置過人孔。同時(shí),在底板分別設(shè)底板進(jìn)人孔,供檢查人員通過。
拱肋采用鋼管混凝土啞鈴形拱,拱軸線采用二次拋物線,拱管直徑1.0m,管壁厚20mm,拱肋矢高22.4m,矢跨比1/5,拱管內(nèi)灌注C50補(bǔ)償收縮混凝土。設(shè)計(jì)拱軸線方程為
上下拱管之間設(shè)置腹腔,兩拱肋之間共設(shè)7道橫撐,拱頂處設(shè)米字撐,拱頂至兩拱腳間設(shè)4道一字撐,最靠近拱腳處設(shè)2道K型橫撐。橫撐由800mm、700mm的圓形鋼管組成,鋼管內(nèi)部不填混凝土,其外表面需作防腐處理。
梁上吊點(diǎn)間距6.0m,共設(shè)15對吊桿,吊桿采用PES(FD) 7-127型低應(yīng)力防腐拉索(平行鋼絲束),外套復(fù)合不銹鋼管,配套使用冷鑄鐓頭錨。吊桿上端穿過拱肋,錨于拱肋上緣張拉底座,下端錨于吊點(diǎn)翼緣與腹板相交處固定底座。
橋墩采用圓端形實(shí)體墩,基礎(chǔ)采用直徑1.5m鉆孔樁基礎(chǔ)。
由于本線處于研究階段,諸多因素考慮不足,需待下一步工作完成后進(jìn)行補(bǔ)充完善。
1)孔跨布置均按地物現(xiàn)狀考慮,跨度控制較緊,未顧及地方主管部門區(qū)域規(guī)劃。
2)本線涉及特殊結(jié)構(gòu)形式較多,下一階段適當(dāng)調(diào)整線路要素,盡量采用常規(guī)橋梁形式跨越控制點(diǎn)。
3)本線大里程段落位于魚米之鄉(xiāng)的盤錦市,區(qū)域內(nèi)水田、河流眾多,地表水豐富,地下水位較淺,設(shè)計(jì)需考慮適當(dāng)?shù)姆琅潘胧?/p>
4)本線處于東北嚴(yán)寒地區(qū),基礎(chǔ)需考慮凍脹影響,橋涵基礎(chǔ)應(yīng)位于凍結(jié)線以下,以減少凍脹對基礎(chǔ)的破壞。
【1】TB 10002.1—2005鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
【2】鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院.橋梁墩臺[M].北京:中國鐵道出版社,2007.
【3】鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院.橋涵地基和基礎(chǔ)[M].北京:中國鐵道出版社, 2002.
Design on Bridge and Culvert of Fuxin-Panjin Railway
SUN Zhi-hao (ChinaRailwayFifthSurvery andDesignInstituteGroupCo.Ltd.,Beijing 100038,China)
According to basic design principles on Fuxin-Panjing railway,combining with different features,selecting different spanning forms,describingthetiedarchstructurebriefly,thisarticlesimplysummarizestheproblemfinally.
Fuxin-Panjingrailway;bridgesandculverts;tiedarch.
U442.5
B
1007-9467(2016)06-0131-03
2015-12-28
孫志浩(1984~),男,河北滄州人,工程師,從事橋梁與隧道工程研究,(電子信箱)sunzhihao@t5y.cn。