楊鵬健

（中國國家鐵路集團(tuán)有限公司建設(shè)管理部，北京 100844）

新中國成立以來，我國客貨共線鐵路橋梁大量采用分片式T 梁結(jié)構(gòu)，T 梁外側(cè)設(shè)置人行道角鋼支架，橋上設(shè)置護(hù)輪軌。因簡支箱梁結(jié)構(gòu)在中國高速鐵路橋梁的應(yīng)用已較為成熟［1］，2014 年，原鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院發(fā)布了時速160 km、時速200 km客貨共線簡支箱梁圖紙［2-3］，目前在滬通鐵路、青蓮鐵路上有所應(yīng)用［4］。近年來，TB/T 3466—2016《鐵路列車荷載圖式》、TB 10002—2017《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范》、TB 10092—2017《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的頒布，對客貨共線箱梁的設(shè)計荷載和構(gòu)造提出了新的要求，鐵路相關(guān)單位組織開展了客貨共線簡支箱梁通用參考圖的設(shè)計修訂工作，形成了2019版客貨共線箱梁通用參考圖［5］，對箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了優(yōu)化。箱梁與T 梁的經(jīng)濟(jì)性問題一直是鐵路建設(shè)相關(guān)部門關(guān)注的重點(diǎn)問題［6］，本文介紹對新版客貨共線簡支箱梁修訂設(shè)計，并就其與既有客貨共線T 梁的經(jīng)濟(jì)性開展對比分析，提出應(yīng)用建議。

1 分析對象

1.1 簡支箱梁

以2019版客貨共線箱梁通用參考圖為分析對象，取時速160 km、時速200 km 客貨共線32 m 雙線整孔簡支箱梁開展分析［5］。以時速160 km 32 m 雙線整孔箱梁為例，其全長32.6 m，計算跨度31.5 m，梁高2.5 m，梁寬11.4 m，腹板傾斜度為1∶5，跨中腹板厚360 mm，梁端腹板厚900 mm，橋面布置見圖1。

圖1 時速160 km 32 m雙線整孔簡支箱梁截面（單位：mm）

1.2 簡支T梁

既有客貨共線簡支T 梁以可否設(shè)置聲屏障分為2種類型。本次對比分析主要考慮如下T 梁結(jié)構(gòu)（均為目前適用的最新版T梁通用參考圖）。

1）無聲屏障 T 梁。時速 160 km 32 m 雙線 T 梁，圖號通橋（2017）2101，橋面布置見圖2；時速200 km 32 m雙線T梁，圖號通橋（2017）2201。

圖2 無聲屏障雙線簡支T梁橋面布置（單位：mm）

2）設(shè)置聲屏障 T 梁。時速 160 km 32 m 雙線 T 梁，圖號通橋（2012）2109，橋面布置見圖3；時速200 km 32 m 雙線 T 梁，圖號通橋（2012）2209。時速 200 km 32 m T梁梁高為2.7 m，時速160 km T梁梁高為2.5 m。

圖3 設(shè)置聲屏障雙線簡支T梁橋面布置（單位：mm）

2 新版簡支箱梁設(shè)計修訂

2.1 采用ZKH活載設(shè)計

2019 版通用圖按照新頒布的客貨共線鐵路ZKH荷載進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，32 m 梁跨中活載彎矩較原“中-活載”增加12.7%。針對這一情況，優(yōu)化了預(yù)應(yīng)力體系，降低預(yù)應(yīng)力筋重心高度，提高預(yù)應(yīng)力作用效率，保證鋼絞線用量適當(dāng)。

2.2 梁高

2014 版通用圖客貨共線32 m 簡支箱梁與相同時速的簡支T 梁梁高一致，時速200 km 時梁高2.7 m，時速160 km 時梁高2.5 m。本次修訂將時速200 km 32 m 簡支箱梁梁高定為2.6 m 以節(jié)省工程量，并有利于運(yùn)梁通過隧道。為了體現(xiàn)不同線路等級的差別，時速160 km 32 m簡支箱梁梁高為2.5 m。

2.3 橋面布置

2014 版客貨共線箱梁通用圖中，為了保證雙線箱梁滿足運(yùn)梁過隧的要求，通信信號電纜槽布置于橋面，而電力電纜槽布置于箱內(nèi)。時速200 km箱梁橋面寬11.6 m，時速160 km箱梁橋面寬11.4 m，時速200 km直線雙線整孔箱梁橋面布置見圖4。

圖4 時速200 km直線雙線整孔箱梁橋面布置（單位：mm）

本次修訂為了保證雙線箱梁可以滿足運(yùn)梁過隧的要求，橋面寬度與原設(shè)計保持一致，而電力電纜槽及通信信號電纜槽均采用橋面布置，節(jié)省了箱內(nèi)電纜槽及支架的費(fèi)用。

2.4 取消遮板

我國既有鐵路箱梁的欄桿和聲屏障均安裝在混凝土遮板上。遮板為混凝土預(yù)制構(gòu)件，從橋位處吊裝至橋面，通過預(yù)留鋼筋和橋面豎墻A 現(xiàn)澆在一起。預(yù)制遮板技術(shù)為箱梁提供了整齊的外觀，拓寬了橋面建筑寬度，提供了聲屏障立柱安裝空間。建設(shè)經(jīng)驗(yàn)表明，橋面豎墻的現(xiàn)澆工作量大，遮板較笨重，不宜精確安裝，導(dǎo)致聲屏障立柱很難精確定位。此外遮板通過與豎墻連接傳遞荷載，結(jié)構(gòu)受力效率低。

2019 版修正設(shè)計提出客貨共線簡支箱梁取代遮板的方案：在橋面翼緣設(shè)置混凝土邊墻，安裝欄桿和聲屏障。在不需要運(yùn)梁過隧路段，邊墻在梁場澆筑。在需要運(yùn)梁過隧路段，當(dāng)欠填等措施無法滿足運(yùn)梁過隧要求時，邊墻在橋位處現(xiàn)澆，通過橋面預(yù)留鋼筋連接。邊墻每隔8 m 設(shè)置斷縫。取消遮板橋面邊墻設(shè)計見圖5。

圖5 取消遮板橋面邊墻設(shè)計（單位：mm）

相比使用遮板設(shè)計，有聲屏障區(qū)段，1孔32 m簡支箱梁使用邊墻方案節(jié)省混凝土16.26 m3；欄桿區(qū)段，1孔32 m簡支箱梁使用邊墻方案節(jié)省混凝土12.29 m3。

3 箱梁與T梁經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 工程量對比

表1為客貨共線32 m雙線簡支箱梁與簡支T梁的梁部結(jié)構(gòu)工程用量對比?？梢姡?/p>

1）簡支箱梁梁部沒有現(xiàn)澆工程量，簡支T 梁有現(xiàn)澆工程量，設(shè)置聲屏障的簡支T 梁現(xiàn)澆工程量比無聲屏障T梁高3～4倍。

2）考慮現(xiàn)澆工程量，無聲屏障簡支箱梁的梁部混凝土和鋼筋用量比無聲屏障T 梁高，預(yù)應(yīng)力鋼絞線與鋼料用量比無聲屏障T梁低。

3）考慮現(xiàn)澆工程量，有聲屏障簡支箱梁的梁部混凝土、鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼絞線、鋼料的用量均比有聲屏障T梁低。

3.2 工程造價對比

表2 給出時速200 km 32 m 雙線簡支箱梁與T 梁的工程造價對比?？梢姡?/p>

1）僅考慮梁部工程，無聲屏障簡支箱梁工程造價比無聲屏障簡支T 梁高8.5%～10.9%，有聲屏障簡支箱梁工程造價比有聲屏障簡支T梁低8.3%～10.1%。

2）考慮接觸網(wǎng)立柱成本差異和T 梁設(shè)置護(hù)軌、箱梁不設(shè)置護(hù)軌的情況下，全橋建造成本對比：無聲屏障簡支箱梁造價比無聲屏障簡支T 梁橋高0～2%，造價較為接近。有聲屏障簡支箱梁比有聲屏障簡支T梁橋低9%～11%。

表1 客貨共線32 m雙線簡支梁工程量對比

表2 時速200 km客貨共線32 m簡支梁工程造價對比 萬元/孔

3.3 全壽命周期經(jīng)濟(jì)分析

對北京、上海、濟(jì)南鐵路局客貨共線鐵路運(yùn)維費(fèi)用情況進(jìn)行了調(diào)研。運(yùn)維費(fèi)用主要包括人工費(fèi)和材料費(fèi)，其中成本核算時人員年工資統(tǒng)一為12 萬元，按折算工時計算各項(xiàng)目人工成本。運(yùn)維材料單價以路局采購價或采購指導(dǎo)價格為準(zhǔn)［7］。結(jié)果表明：

1）1 孔雙線32 m 簡支箱梁橋100 年壽命周期內(nèi)的養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用為19.6萬元。

2）1孔雙線32 m 鋼橫梁簡支T 梁（不設(shè)置聲屏障）100年壽命周期內(nèi)的養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用為59.9萬元。

3）T 梁橋單線每1 km 延展長度養(yǎng)護(hù)人員配備數(shù)量約為箱梁橋的10倍，客貨共線使用箱梁可以節(jié)省大量的人力資源。

表3為客貨共線32 m雙線簡支箱梁與簡支T梁全壽命周期成本對比?？梢娍紤]工程建造成本、100 年運(yùn)維成本，計入接觸網(wǎng)立柱及護(hù)軌設(shè)置的影響，客貨共線雙線箱梁全壽命周期總成本比T 梁低約27%，箱梁具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

表3 客貨共線32 m簡支梁全壽命周期對比 萬元

3.4 應(yīng)用情況

1）滬通鐵路

滬通鐵路為設(shè)計時速200 km 客貨共線鐵路，全長137.3 km，正線雙線橋梁總長98.1 km，聲屏障梁占比42.21%，采用2014 版客貨共線箱梁通圖。2013 年綜合比選了箱梁方案和T 梁方案?？紤]了存制梁場、接觸網(wǎng)立柱、聲屏障、墩臺基礎(chǔ)等因素，對比結(jié)果表明：采用客貨共線箱梁，滬通鐵路工程總投資減少3 936萬元，其中橋梁減少9 406 萬元，電力及電力牽引供電減少1 966 萬元，大型臨時設(shè)施和過渡工程增加7 436萬元，鋪架工期減少4個月。

2）青連鐵路

青連鐵路青島北至洋河口段，為設(shè)計時速200 km客貨共線鐵路，雙線段落長度為25.534 km，其中橋梁長度為22.22 km，聲屏障梁占比28.7%，采用2014 版客貨共線箱梁550 孔。綜合比選箱梁方案和T 梁方案，并考慮基礎(chǔ)、橋墩、橋面系、接觸網(wǎng)立柱、梁場布置等因素，對比結(jié)果表明：采用箱梁，共計減少投資1 074萬元。其中橋梁減少2 598 萬元，接觸網(wǎng)工程減少176萬元，大型臨時設(shè)施工程增加1 700萬元。

4 結(jié)論

1）2019 版箱梁采用 ZKH 活載設(shè)計，對梁高、預(yù)應(yīng)力體系、橋面布置、橋面附屬設(shè)施構(gòu)造進(jìn)行了優(yōu)化，提高了客貨共線鐵路2019版箱梁的經(jīng)濟(jì)性。

2）無聲屏障簡支箱梁的工程材料用量總體較無聲屏障T 梁高，有聲屏障簡支箱梁的工程材料用量較有聲屏障T梁底。

3）考慮建設(shè)期間接觸網(wǎng)立柱和護(hù)軌的成本，無聲屏障簡支箱梁造價與無聲屏障簡支T 接近，有聲屏障簡支箱梁造價比有聲屏障簡支T梁橋低9%～11%。

4）考慮全壽命周期成本，客貨共線雙線箱梁總成本比T梁低約27%，箱梁具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

5）客貨共線鐵路建設(shè)項(xiàng)目，應(yīng)積極采用箱梁通用參考圖。