元信文,劉 容,劉 瑞
(1.中國鐵路設計集團有限公司,天津市 300142;2.中榕規(guī)劃設計有限公司,湖南 長沙 410200)
在正在運營的鐵路線上修建立交橋,無論在設計上、施工上都要做特殊的考慮,既要保證鐵路列車的正常安全運營,又要保證立交工程按期順利竣工,而擬定合理的橋型設計方案是關鍵所在,設計時應該結(jié)合可行的施工方法來選擇合適的橋型設計方案。本文結(jié)合朔州市開發(fā)路恢河大橋上跨鐵路立交橋這一典型工程項目進行了論述。
本工程位于開發(fā)路與北同蒲鐵路相交處,上跨正在運營的北同蒲鐵路,跨鐵路主橋部分原設計方案為2×120 m拱形塔斜拉橋。
由于北同蒲鐵路為繁忙干線鐵路,無法滿足立交橋施工所需要的天窗點和相應的鐵路營業(yè)線配合施工工作,因此主橋施工停滯。鐵路部門要求針對鐵路運營的現(xiàn)狀,對跨鐵路橋梁的橋型方案進一步研究,提出合理可行的橋式方案[1-3]。
(1)道路等級:城市主干路。
(2)設計行車速度:40 km/h。
(3)設計荷載:機動車道:公路-I級(城-A級校核);非機動車道:公路-Ⅱ級(城-B級校核);人群3.5 kPa。
(4)上跨北同蒲鐵路橋下凈高:不小于8.35m。
(5)橋面布置:3 m(人行道)+6 m(非機動車道)+2.5 m(中間隔離帶)+18 m(機動車道)+2.5 m(中間隔離帶)+6 m(非機動車道)+3 m(人行道)=41 m。
朔州市開發(fā)路恢河大橋工程,橋位處開發(fā)路與北同蒲鐵路夾角為26.3°,橋梁中心樁號K0+730=鐵路里程K130+922.7。原設計方案跨鐵路立交橋采用2×120 m拱形塔斜拉橋上跨北同蒲鐵路,北同蒲鐵路上下行線,兩線相距較遠,間距為16 m,見圖1。
圖1 恢河大橋2-120 m斜拉橋平面圖(單位:cm)
針對橋址現(xiàn)狀,由于轉(zhuǎn)體方案孔徑太大,路線縱斷面及施工已無條件,結(jié)合鐵路部門意見,提出了采用1-40 m簡支小箱梁斜交正做跨越鐵路的設計方案。
(1)跨鐵路橋梁方案
中幅橋、東幅橋和西幅橋跨北同蒲鐵路采用1-40 m簡支預應力混凝土小箱梁,梁高2.2 m,順鐵路橋梁總長174 m,分為7幅布置,共計60片小箱梁。40 m跨橋墩墩柱邊緣距離鐵路中心最小距離約為10.87 m,見圖2、圖3。
圖21 -40 m簡支小箱梁跨鐵路平面圖(單位:cm)
圖3 上跨鐵路立交橋效果圖
(2)孔跨布置
中幅機動車道橋采用(30+20+11.32+13.53+40+13.53+11.32+20+30)m裝配式預應力混凝土箱梁及現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱梁,其中40、30、20 m跨采用裝配式預應力混凝土箱梁,斜交轉(zhuǎn)正交孔采用橋梁中心長度為(11.32+13.53)m、(13.53+11.32)m現(xiàn)澆連續(xù)鋼筋混凝土異型箱板梁結(jié)構。
東幅非機動車道橋采用(30+15.49+40+14.2+3×30)m裝配式預應力混凝土箱梁及現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱梁,其中40、30 m跨采用裝配式預應力混凝土箱梁,斜交轉(zhuǎn)正交孔采用橋梁中心長度為15.49 m、14.2 m現(xiàn)澆鋼筋混凝土異型箱板梁結(jié)構。西幅非機動車道橋孔跨布置與東幅橋呈反對稱布置。
本橋斜交轉(zhuǎn)正交異型梁結(jié)構,設計采用了異型鋼筋混凝土板箱梁結(jié)構,而沒有采用異型鋼箱梁結(jié)構。原因是本橋斜交轉(zhuǎn)正交角度過大,鋼箱梁內(nèi)結(jié)構需增加大量壓重,而且施工時需要從工廠長距離運輸至工地,架梁過程也較繁瑣,其經(jīng)濟性、施工便利程度、結(jié)構耐久性均不如現(xiàn)澆混凝土結(jié)構。
主梁采用1-40 m裝配式預應力混凝土小箱梁,結(jié)構應用廣泛,全、經(jīng)濟、可靠。40 m小箱梁采用履帶吊車架梁,施工工藝成熟,施工難度小,對鐵路安全運營影響較小,施工工期短。此外,裝配式預應力混凝土小箱梁工藝成熟,耐久性好,與鋼結(jié)構相比,養(yǎng)護維修工作量小,使用情況良好。方案缺點是橋梁建成后不太美觀,跨鐵路孔存在兩個空置的三角區(qū)。
由于1-40 m裝配式預應力混凝土小箱梁方案造價經(jīng)濟,較原設計2-120 m斜拉橋方案節(jié)省工程造價約44%,施工工期短,對鐵路運營干擾小,結(jié)合鐵路部門意見,采用為最終施工圖設計方案。
本橋跨鐵路孔共60片小箱梁,順鐵路方向總長度為174 m。由于需要利用鐵路集中維修所提供的天窗點施工,因此架梁時間很緊張。架梁時采用1 250 t、1 000 t履帶吊車各一臺同時進行架梁作業(yè)??玷F路架梁共向鐵路部門要9個營業(yè)線Ⅱ級施工天窗點,合計27 h,其中每天一個天窗點,實際施工階段,架梁工作按計劃順利完成。
上跨鐵路立交橋跨鐵路孔橋型方案擬定,要充分考慮到橋梁施工階段對鐵路運營的干擾,否則就會遇到施工方案無法實施的難題。本文對朔州恢河大橋主橋進行了合理的橋式方案比選,其中斜交轉(zhuǎn)正交異型鋼筋混凝土異型板箱梁結(jié)構,可作為代替異型鋼箱梁的典型之作。其相對于鋼結(jié)構而言經(jīng)濟性、耐久性均有較大優(yōu)勢。