梁啟龍

（遼寧鐵道職業(yè)技術學院，遼寧錦州 121000）

1 鐵路橋梁與農(nóng)業(yè)種植

1.1 山區(qū)茶鄉(xiāng)橋梁抗震度

我國作為地震災害較為嚴重的國家之一，對鐵路橋梁的設計構造十分重視。特別是處在山區(qū)地震帶周邊的茶鄉(xiāng)，其鐵路高墩的適應性正在隨著科技的發(fā)展不斷優(yōu)化。一方面，我國在21世紀之前的山區(qū)茶鄉(xiāng)橋梁高墩設計，以“提高自身穩(wěn)固性和強度”來避免地震所帶來的影響。即傳統(tǒng)鐵路橋梁，以質(zhì)量強度取勝，而非以技術性、靈活性的設計取勝。傳統(tǒng)高墩橋梁能夠抵抗6級以下地震，對于強震、多震情況，其抗震度不高，且后期難以修復，鐵路橋梁下的茶田和茶農(nóng)會遭受一定程度的損失。另一方面，隨著21世紀后，我國對傳統(tǒng)高墩橋梁予以修復完善，對新修高墩橋梁予以技術性的設計和穩(wěn)固的材料。旨在既能提高抗震指數(shù)，又能防止因震感而導致鐵路橋梁上的水泥、墻體材料脫落，對茶田產(chǎn)生的不利影響。

1.2 茶田內(nèi)高墩占地配比

對于跨越茶葉種植地的鐵路橋梁高墩的設計，并不能夠像其他跨越普通山谷或無人區(qū)的橋梁一樣。高墩設計與建造大多避開茶田，盡量在茶鄉(xiāng)的非種植區(qū)進行。并且在搭建時，要充分考慮高墩挖掘、建造對周邊茶田土壤環(huán)境的影響，以不破壞茶葉種植為原則進行鐵路橋梁的設計與施工。對于茶田面積較廣、四周多山地丘陵，不好搭建鐵路橋梁的地區(qū)來說，只能占用茶田的種植區(qū)域進行建造?；诖?，必須根據(jù)鐵路高墩修建的指標技術與茶田種植數(shù)據(jù)庫進行整合研究，以最佳占地配比的方式，在茶田選址。旨在不影響日后農(nóng)戶的種植，又能夠選擇出最優(yōu)地區(qū)，使高墩修建更為穩(wěn)固。除此之外，對于占用茶田進行修建基礎設施的情況，鐵路中心與當?shù)卣畷Σ栲l(xiāng)農(nóng)戶的損失進行補償。

1.3 鐵路橋梁下種植影響

首先，對于鐵路橋梁跨越茶葉種植地的地區(qū)，其高墩設計必須適應當?shù)氐沫h(huán)境發(fā)展。對于天氣濕熱、濕冷、干燥等濕度氣候不同的地區(qū)，高墩的設計形態(tài)與材料選擇、包裝外部涂層都多有不同。其次，茶葉的高墩修建必須以最穩(wěn)固、降噪的形式進行設計，避免對茶葉的種植和農(nóng)戶的生活產(chǎn)生影響。再次，我國目前超過40米的鐵路高墩橋梁已經(jīng)占全國所有橋梁的43%。為降低鐵路產(chǎn)生的噪音氣體對高墩下茶葉土壤元素的影響，跨越茶葉種植區(qū)的鐵路橋梁必須達到能夠不影響茶葉種植與土壤的特定高度，以免污染氣體下沉損壞茶葉品質(zhì)。最后，鐵路高墩橋梁的修建，最好選擇在茶田的“井田”休整區(qū)之上，即跨越在茶田與茶田之間的非種植土壤地帶。以免橋梁會影響茶葉所需的光照，使部分在橋梁下的茶葉因光照不足質(zhì)量不佳。綜上，跨越茶葉種植地的鐵路橋梁高墩建造必須適應茶田，并以安全性為重點，在達到安全指標的基礎上再考慮其他特殊因素。

2 鐵路橋梁高墩適應性

2.1 A型橋墩適應分析

不同形式的鐵路高墩有不同的適應性特點。A型高墩因橫向切面呈“A”形狀而得名，在實際修建時，能夠在茶田中達到結構受力與景觀美感的有機結合。A型高墩在跨越茶葉種植區(qū)修建時，首先要考慮當?shù)厣絽^(qū)茶鄉(xiāng)的經(jīng)濟適應性。經(jīng)研究表明，A型墩身的經(jīng)濟適應性隨著高墩墩身橫向切坡率呈負相關，即墩身高，其坡率越緩，經(jīng)濟性價比也更高。并且對于A型高墩，其結構承載力和整體基礎結構形式，都更適應更高的橋梁搭建。由此可見，A型高墩適應于大于120米的鐵路高墩搭建，對于部分經(jīng)濟條件不好的山區(qū)茶鄉(xiāng)，A型高墩較為適合。A型高墩不僅性價比高，經(jīng)濟適應性強，其高度也不會影響到茶鄉(xiāng)種植，不會影響經(jīng)濟較弱地區(qū)茶鄉(xiāng)的茶葉種植質(zhì)量。

2.2 單坡高墩適應分析

單坡高墩相對于A型高墩來說，其隨著墩身高度的變高，高墩混凝土的體積重量與墩身自震的頻率更大。即隨著高墩的高度加高，單坡高墩的不穩(wěn)固性和危險系數(shù)加大。據(jù)數(shù)據(jù)研究，單坡高墩更適用于高墩高度大于40米、小于80米的橋梁修建。當單坡高墩的設計高于80米時，其混凝土荷載力下降，經(jīng)濟適應性也不強?；诮?jīng)過茶業(yè)種植區(qū)的鐵路橋梁，其經(jīng)過鐵路多為貨運列車，相對于客運列車來說，貨運列車的重量基數(shù)更大，因此，在考慮單坡高墩穩(wěn)定性的適應性后，在茶葉種植地的單坡高墩多應設計為40至70米高。

2.3 變坡高墩適應分析

變坡高墩的橫斷立面呈現(xiàn)二次放坡形式，其上斷坡度較抖，下端坡度較緩，基于坡度的分段變化，變坡高墩的坡形設計多為二級直線坡或者“直線坡+圓弧段放坡”的結合，形狀類似掃帚，因此變坡高墩又稱為“掃帚型”高墩。變坡高墩的經(jīng)濟適應性和坡型穩(wěn)定度介于A型高墩和單坡高墩之間，其指標基數(shù)更為穩(wěn)定。變坡高墩變坡點的位置厚度設計、墩身內(nèi)外坡率和墩身厚度，都有其固定的指標。變坡高墩是所有高墩中最穩(wěn)定的形態(tài)，因此適應于70米至100米之間的鐵路橋梁。因為變坡高墩的靈活性與穩(wěn)定性，其高墩基本適應于各類地質(zhì)環(huán)境的山區(qū)茶鄉(xiāng)。在鐵路橋梁跨越茶葉種植地的高墩修建中，變坡高墩是被應用最廣泛的高墩設計方案。

3 鐵路橋梁高墩優(yōu)化的策略

3.1 穩(wěn)定風向荷載

一方面，風向荷載力是高墩設計時需要考慮的重要荷載力之一。在高墩橋梁修建時，順風向的平均風壓和脈動風壓作用較小，表現(xiàn)風力多為靜風力，在低于70米的高墩設計中基本可以忽略不計。但隨著高墩高度的增加，微小的風力荷載也會造成部分高墩的外表磨損。為穩(wěn)定風力荷載，必須根據(jù)各地茶鄉(xiāng)不同的環(huán)境和風向，來選擇不同形態(tài)的高墩形式。例如在風力較大地區(qū)，盡量選擇比較穩(wěn)定的變坡型高墩。在風力較小地區(qū)，可以選擇A型高墩。另一方面，當出現(xiàn)逆風狀況時，風力荷載加大，風振動力變強?！皠恿︼L力”相比于順風的靜力風力，其對橋梁高墩的影響不能忽略。為穩(wěn)定動力型風向荷載力，必須利用有限單元法和殼體力法，對高墩的受力形態(tài)進行靈活設計。為穩(wěn)固荷載，以往的實體墩多轉型為空心墩；而在如今空心墩也無法穩(wěn)定固定年限內(nèi)的高墩質(zhì)量時，必須用更靈活的方法，將高墩受力與風向荷載相抵抗，達到借風使力的效果。

3.2 結構受力材料

一方面，為穩(wěn)定結構受力，避免高墩上的部分零件因為惡劣天氣或地質(zhì)災害而對茶田有所損害，必須采用高度穩(wěn)定的結構受力材料。對于高度在40-70之間、跨度不超過150米的高墩結構來說，一般的混凝土鋼和箱鋼梁體基本可以滿足受力標準。但當高墩修建超過這類指標時，必須利用鋼管混凝土墩柱、以及高科技軟性鋼筋共同作用。達到結構受力的標準化、靈活性，使空心墩的效果發(fā)揮到最大。另一方面，為避免工業(yè)修建對茶田周遭環(huán)境和土壤的影響，高墩的結構受力材料與外部涂層材料，應多使用環(huán)保材料。特別是容易被風力侵蝕的外部涂層，必須禁止用會破壞茶葉農(nóng)田土壤、損壞茶葉生長的化工材料。在茶綠色生態(tài)的理念下，建立高度環(huán)保的跨茶田高墩橋梁。

3.3 環(huán)保倉儲基站

對于在部分偏遠山區(qū)茶鄉(xiāng)修建的高墩橋梁來說，其耗資巨大，后期檢修維護的費用也不小。為讓鐵路橋梁高度適應茶田，讓兩者產(chǎn)生有機結合，以免茶農(nóng)對鐵路橋梁的修建有所排斥。應當建立環(huán)保倉儲基站，在提高茶葉銷量的同時，為后期山區(qū)茶鄉(xiāng)的橋梁高墩維護提供基建資金。一方面，對于跨越茶田的鐵路橋梁，可以在臨近茶田高墩的地方建立倉儲庫，利用鐵路橋梁的經(jīng)過，將本地茶種運輸出去，不需中介，直接運給茶商進行銷售，提高茶田的價值。對于因本地鐵路橋梁物流銷售出去的茶葉，撥款一部分進行橋梁維護費用。經(jīng)過此舉鐵路橋梁與茶田從分離狀態(tài)轉型為合作共贏狀態(tài)。

4 結論

通過穩(wěn)定風向荷載力、應用結構受力強度大的材料等方式，鐵路高墩的各類形態(tài)都能夠合理應用在各個地區(qū)。在鐵路橋梁高墩下建立環(huán)保倉儲基站，能夠在提高茶葉產(chǎn)銷量、促進茶葉物流繁榮的同時，提高鐵路的備用資金。達到鐵路橋梁高墩設計與農(nóng)田發(fā)展的雙向共贏。