王玉玨 蘇永華

（1.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031；2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司鐵道建筑研究所，北京 100081）

孟加拉國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)十分落后，以前孟加拉南部21個(gè)區(qū)與首都達(dá)卡、孟東部和北部之間客貨運(yùn)因跨帕德瑪河而靠擺渡完成。帕德瑪大橋及其連接線建成的同時(shí)，也將打通該國(guó)南北鐵路網(wǎng)。孟加拉國(guó)交通網(wǎng)實(shí)現(xiàn)南北陸路貫通后，中國(guó)經(jīng)緬甸至孟加拉國(guó)的地面運(yùn)輸能力將大大提升，印度與孟加拉國(guó)的經(jīng)貿(mào)往來(lái)也會(huì)更加緊密，孟加拉國(guó)、中國(guó)、印度、緬甸4國(guó)經(jīng)濟(jì)走廊的建設(shè)也將進(jìn)入實(shí)質(zhì)推動(dòng)階段，并將極大提高中國(guó)政府和中資企業(yè)在南亞國(guó)家交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面的影響力，成為中國(guó)“一帶一路”倡議的重要交通支點(diǎn)工程和連接中國(guó)及“泛亞鐵路”的重要通道之一。

孟加拉國(guó)帕德瑪大橋鐵路連接線工程始于既有的達(dá)卡中心車站，經(jīng)過(guò)馬瓦、跨帕德瑪大橋（在建）抵達(dá)邦嘎樞紐與西南部福里德布爾—邦嘎鐵路相連，再經(jīng)卡西亞尼樞紐與馬杜克哈里—卡西亞尼鐵路相連，最終到達(dá)杰索爾與西南部鐵路干線網(wǎng)相連，新建鐵路全長(zhǎng)168.8 km，線路走向示意見(jiàn)圖1。

該項(xiàng)目由澳大利亞雪山公司（SMEC）采用歐洲規(guī)范、孟加拉規(guī)范、印度規(guī)范、美國(guó)規(guī)范做了詳細(xì)設(shè)計(jì)，依據(jù)合同中國(guó)在雪山公司詳細(xì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上做施工圖設(shè)計(jì)。由于孟加拉鐵道部委托做詳細(xì)設(shè)計(jì)的澳大利亞雪山公司作為監(jiān)理方及業(yè)主代表審查施工圖設(shè)計(jì)，因此任何對(duì)原設(shè)計(jì)的改動(dòng)，都須拿出計(jì)算數(shù)據(jù)及合理的解釋來(lái)說(shuō)服監(jiān)理方同意。這使中國(guó)設(shè)計(jì)單位處于非常被動(dòng)的局面，設(shè)計(jì)主導(dǎo)權(quán)比中國(guó)國(guó)內(nèi)項(xiàng)目小。此外，孟加拉土地私有化，征地非常困難，方案在初期階段應(yīng)考慮周全，后期調(diào)整線路平面的可能性非常低。

本文闡述孟加拉國(guó)EPC項(xiàng)目的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，介紹孟加拉國(guó)常用橋梁及墩臺(tái)類型，對(duì)比中國(guó)、印度、孟加拉國(guó)三國(guó)規(guī)范中關(guān)于荷載計(jì)算的不同，可為后續(xù)做類似項(xiàng)目的同行提供參考。

圖1 線路走向

1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

①設(shè)計(jì)速度：120 km/h；

②軌道形式：無(wú)砟軌道、有砟軌道；

③鐵路軌距：1 676 mm；

④建筑限界：建筑限界按雇主需求執(zhí)行；

⑤設(shè)計(jì)活載：孟加拉現(xiàn)有機(jī)車。

2 橋梁設(shè)計(jì)

2.1 荷載

由于活載采用孟加拉現(xiàn)有機(jī)車，而孟加拉現(xiàn)有機(jī)車多為印度進(jìn)口，所以與活載相關(guān)的荷載采用印度規(guī)范設(shè)計(jì)。其余如基本風(fēng)速、溫度等采用孟加拉當(dāng)?shù)刂怠?/p>

1）沖擊系數(shù)。印度規(guī)范中沖擊系數(shù)不區(qū)分有砟軌道和無(wú)砟軌道，計(jì)算式為［1］

式中：μ為沖擊系數(shù)；L為為構(gòu)件計(jì)算跨徑，計(jì)算縱梁時(shí)取1.5倍橫梁間距，計(jì)算橫梁時(shí)取2倍橫梁間距。

以38 m跨度梁為例，TB 10002—2017《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》［2］計(jì)算有砟軌道沖擊系數(shù)為1.177，印度規(guī)范計(jì)算值為1.332，印度規(guī)范計(jì)算值較中國(guó)規(guī)范大1.13倍。

2）牽引力、制動(dòng)力。TB 10002—2017牽引力或制動(dòng)力按計(jì)算長(zhǎng)度內(nèi)列車豎向靜活載的10%計(jì)算，而印度規(guī)范依據(jù)車型不同，牽引力是固定值，制動(dòng)力一般為中國(guó)規(guī)范的2.5倍左右。

3）離心力。TB 10002—2017與印度規(guī)范關(guān)于離心力的計(jì)算公式相同，計(jì)算結(jié)果一致。

4）搖擺力。印度規(guī)范規(guī)定搖擺力為5.88 kN/m，但是未找到加載長(zhǎng)度。由于英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)［3］、歐洲規(guī)范［4］等對(duì)搖擺力的規(guī)定均是100 kN，與中國(guó)規(guī)范一致。因此本次設(shè)計(jì)采用100 kN。

5）溫度荷載。按孟加拉當(dāng)?shù)氐臏囟群奢d取值。

6）風(fēng)荷載?；撅L(fēng)速采用孟加拉當(dāng)?shù)仫L(fēng)速。但應(yīng)注意，孟加拉規(guī)范［5］對(duì)基本風(fēng)速的定義是選用不同地區(qū)平均離地面10 m、50年重現(xiàn)期，平均短時(shí)間間隔約3 s最大陣風(fēng)風(fēng)速換算而來(lái)。而TB 10002—2017對(duì)基本風(fēng)速的定義是由一般平坦空曠地面、離地面20 m、100年重現(xiàn)期的10 min平均最大風(fēng)速換算而來(lái)。2個(gè)規(guī)范之間應(yīng)做時(shí)距及重現(xiàn)期的換算［6-9］。由于沒(méi)有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，只能參考部分文獻(xiàn)做近似換算。

2.2 梁部

孟加拉當(dāng)?shù)貥蛄涸O(shè)計(jì)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于中國(guó)。由于孟加拉國(guó)石頭匱乏，該國(guó)內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)主要以簡(jiǎn)支鋼桁梁和簡(jiǎn)支鋼板梁為主。以鋼桁梁為例，采用中國(guó)早已淘汰的散拼式節(jié)點(diǎn)板，構(gòu)件連接復(fù)雜，螺栓用量大，現(xiàn)場(chǎng)安裝桿件多，整體性、美觀性、經(jīng)濟(jì)性差。孟加拉帕德瑪大橋鐵路連接線的梁部均采用簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，主要分為以下3種類型。

1）由于帕德瑪主橋的南、北引橋以及出城高架橋采用無(wú)砟軌道，所以設(shè)計(jì)采用34，38 m混凝土單線簡(jiǎn)支梁，在多線地段采用單線箱梁并置的方式處理。單線箱梁采用整體橋面，橋面寬8.45 m，箱梁寬4.8 m，頂板厚22.5 cm，底板厚25 cm，腹板厚35 cm。頂板鋼束采用12??15.2、底板鋼束采用15/19??15.2。節(jié)段預(yù)制拼裝施工，采用干接縫?；炷料淞毫⒚婕皵嗝嬉?jiàn)圖2。

圖2 混凝土箱梁立面及斷面（單位：mm）

2）孟加拉國(guó)河流大多為游蕩性河流，水流湍急、河身寬淺、漢道交織、淺灘密布、河床沖淤變化十分復(fù)雜，主流擺動(dòng)不定。因此，跨越河流的橋梁采用多跨下承式簡(jiǎn)支鋼桁梁，跨度100 m，串聯(lián)頂推施工到位后再解除連接。主桁采用有豎桿三角桁式平行弦體系，節(jié)間長(zhǎng)度10 m、桁高12 m、主桁中心距7 m。鋼桁梁立面及斷面見(jiàn)圖3。

圖3 鋼桁梁立面及斷面（單位：mm）

3）其余橋梁采用20，25，30，35 m下承式簡(jiǎn)支鋼板梁，下承式簡(jiǎn)支鋼板梁斷面見(jiàn)圖4。

原設(shè)計(jì)橋梁剛度較小，用中國(guó)規(guī)范檢算，一般梁端轉(zhuǎn)角、撓跨比等難以滿足要求。需要補(bǔ)充軌道扣件檢算或車橋耦合計(jì)算。

圖4 鋼板梁斷面（單位：mm）

2.3 墩臺(tái)

2.3.1 橋墩

中國(guó)鐵路橋梁設(shè)計(jì)，墩、臺(tái)及附屬設(shè)施等均采用參考圖的方式簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)以減少工作量。國(guó)外監(jiān)理方一般不接受以參考圖的形式出圖，墩、臺(tái)等必須按工點(diǎn)出圖，且每個(gè)墩臺(tái)均要求出具詳細(xì)的有限元計(jì)算報(bào)告。由于原雪山公司設(shè)計(jì)的墩、臺(tái)分類非常細(xì)致，不同梁型對(duì)應(yīng)不同形式的墩臺(tái)形式；同一墩型，依據(jù)梁部跨度不同及墩高不同，取用不同的結(jié)構(gòu)形式及配筋情況。導(dǎo)致墩臺(tái)種類繁多，檢算及制圖工作量非常大。

1）高架橋。高架橋采用無(wú)砟軌道，橋墩應(yīng)選用剛度較大的墩型。由于孟加拉帕德瑪大橋采用矩形墩，為與主橋統(tǒng)一協(xié)調(diào)，高架橋橋墩也均采用矩形墩，并在正面開槽，墩角切角處理來(lái)提高景觀效果。高架橋橋墩見(jiàn)圖5。

圖5 高架橋橫橋向和順橋向橋墩截面（單位：mm）

2）鋼桁梁。鋼桁梁橋有無(wú)砟橋面與有砟橋面2種，因此統(tǒng)一選用剛度大的墩型。由于鋼桁梁均為跨河而設(shè)，為減小局部沖刷，采用圓端型橋墩，圓端型橋墩截面見(jiàn)圖6。

3）鋼板梁。帕德瑪聯(lián)絡(luò)線原規(guī)劃為雙線，由于資金不足等原因，目前只按單線修建，新線預(yù)留，但在車站附近按雙線新建。因此，在車站附近的鋼板梁橋有雙線橋，采用兩片單線鋼板梁并置的方式設(shè)置。由于鋼板梁梁體較輕，因此采用雙柱墩以節(jié)約工程量。雙柱墩截面見(jiàn)圖7。

圖6 鋼桁梁橫橋向和順橋向橋墩截面（單位：mm）

圖7 鋼板梁橫橋向和順橋向雙柱墩截面（單位：mm）

2.3.2 橋臺(tái)

與國(guó)內(nèi)鐵路橋臺(tái)普遍采用空心橋臺(tái)不同，孟加拉鐵路橋梁習(xí)慣采用U型橋臺(tái)。鋼板梁橋臺(tái)截面見(jiàn)圖8。

圖8 鋼板梁橫橋向和順橋向橋臺(tái)截面（單位：mm）

圖9 北高架橋橫橋向和順橋向橋臺(tái)截面示意（單位：mm）

帕德瑪連接線北高架橋的橋臺(tái)見(jiàn)圖9。孟加拉國(guó)土地政策與中國(guó)不一樣，孟加拉土地是私有制，所以在該國(guó)征地以及改移道路的難度非常大。該橋橋臺(tái)位置占用道路，而道路無(wú)法改移，因此設(shè)計(jì)者巧妙的將橋臺(tái)設(shè)計(jì)為類似于框架的形式，以供道路穿過(guò)。

3 結(jié)論

1）孟加拉當(dāng)?shù)亓熊嚲捎糜《溶囕v。因此橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，沖擊系數(shù)、制動(dòng)力、離心力、搖擺力等與活載相關(guān)的荷載均應(yīng)按照印度規(guī)范計(jì)算。

2）印度規(guī)范計(jì)算的沖擊系數(shù)比中國(guó)規(guī)范大1.1～1.3倍，且印度規(guī)范計(jì)算沖擊系數(shù)不區(qū)分有砟還是無(wú)砟軌道；制動(dòng)力印度規(guī)范計(jì)算值比中國(guó)規(guī)范大2.5倍左右；離心力計(jì)算公式基本相同；印度規(guī)范中搖擺力取5.88 kN/m，而中國(guó)規(guī)范取單個(gè)集中力。

3）基本風(fēng)速的取值，離地高度、時(shí)距、重現(xiàn)期均不同，計(jì)算時(shí)應(yīng)注意換算。由于孟加拉取的是3 s內(nèi)的最大陣風(fēng)風(fēng)速，一般計(jì)算結(jié)果采用孟加拉規(guī)范計(jì)算比中國(guó)規(guī)范計(jì)算風(fēng)荷載大的多。