王東文

（中鐵二院西北勘察設(shè)計有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

1 工程概況

1.1 橋址概況

金莊煤礦鐵路裝車環(huán)線設(shè)計曲線半徑R=300m，環(huán)線長度2984.46m，位于既有鐵豐鐵路專用線與金莊煤礦工業(yè)廣場之間，西距鐵豐鐵路專用線60.0m，東距金莊煤礦工業(yè)廣場80.0m，軌面距地面平均高度18.0m。裝車環(huán)線多次上跨金莊煤礦工業(yè)廣場進(jìn)場道路及多條鄉(xiāng)村道路，進(jìn)場道路作為進(jìn)出工業(yè)廣場的唯一通道，交通繁忙 （如圖1所示）。

圖1 裝車環(huán)線設(shè)計

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

金莊煤礦鐵路裝車環(huán)線位于華北地震區(qū)山西地震帶北部，新構(gòu)造活動以垂直升降運(yùn)動為主，根據(jù)鉆探揭示，場地地層較為簡單，在勘探深度范圍內(nèi)，場地分布地層為砂質(zhì)黃土、中（粗）砂、粉質(zhì)黏土、細(xì)（粗）圓礫土、泥巖及砂巖。砂巖層頂面埋深介于25.0～35.0m，起伏變化小，力學(xué)性質(zhì)較好、承載力高、壓縮性低，可作為本橋基礎(chǔ)理想的持力層[1]。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1）設(shè)計速度：不大于45km/h；

2）正線數(shù)目：單線；

3）設(shè)計活載：中-活載；

4）軌道結(jié)構(gòu)類型：有碴軌道；

5）凈空：橋下凈空≥5.0m；

6）地震烈度：按 8°設(shè)防。

3 橋梁結(jié)構(gòu)選擇與布置

3.1 橋梁采用的橋型

本橋橋位處跨越交通繁忙的進(jìn)場道路和多條鄉(xiāng)村道路，同時毗鄰既有鐵豐鐵路專用線和金莊煤礦工業(yè)廣場，如何做到橋梁在滿足通行需要的同時，又與工業(yè)廣場融為一體，形成獨(dú)特的地理標(biāo)志和景觀是本橋在橋型選擇時重點(diǎn)考慮的問題[2]。結(jié)合本橋的具體情況可選擇的橋型有簡支梁 （如圖2所示）及連續(xù)梁（如圖3所示）。綜合比較后考慮到簡支梁既能適應(yīng)較小的曲線半徑進(jìn)行工廠化生產(chǎn)同時整齊劃一的標(biāo)準(zhǔn)孔跨布置又能與工業(yè)廣場的氛圍相融合，整體效果較連續(xù)梁方案好，因此采用簡支梁橋是較好的選擇。

圖2 有簡支架

圖3 連續(xù)架

3.2 橋梁長度、跨度的選擇

根據(jù)現(xiàn)場地面道路的分布情況以及凈空要求，按照橋梁完全跨越地面道路以及既有管線后結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造及地震設(shè)防烈度設(shè)置橋臺，據(jù)此確定橋梁長度為2728.86m。根據(jù)鐵路裝車環(huán)線的曲線半徑、填土高度、建筑限界、梁體橫向加寬限值以及架橋機(jī)適用條件綜合比選后選用16.5m標(biāo)準(zhǔn)跨徑簡支梁作為基本跨徑，使橋梁整體受力合理，造型簡潔、美觀、大方，和周邊環(huán)境也能很好的協(xié)調(diào)。

3.3 橋梁的結(jié)構(gòu)形式

橋梁上部結(jié)構(gòu)R=300m曲線段采用16.5m標(biāo)準(zhǔn)跨徑簡支 T梁 （通橋 （2005）2101），直線段采用32.7m標(biāo)準(zhǔn)跨徑簡支T梁。橋梁下部結(jié)構(gòu)橋墩采用矩形實體墩，橋臺采用T形橋臺，墩臺基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。據(jù)此確定橋梁的孔跨布置為4x32.7+113x16.5+21x32.7m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁，橋梁全長2728.86m。

3.4 主要建筑材料

簡支梁采用C50混凝土；實體墩、T形橋臺采用C35混凝土；樁基礎(chǔ)采用C30鋼筋混凝土。

4 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1 梁部設(shè)計

1）梁部加寬。通橋（2005）2101 系列圖，給出的適用曲線半徑R≥1200m，是在滿足橋面擋砟墻內(nèi)側(cè)距線路中心線不小于2.2m，兩片梁腹板中心距2.2m的構(gòu)造條件下的最小曲線半徑。裝車環(huán)線的平面曲線半徑R=300m，需將兩片梁的腹板中心距進(jìn)行調(diào)整，具體調(diào)整值為按R=300m的曲線半徑計算的橋梁中矢減去按R=1200m的曲線半徑計算的橋梁中矢：

△=f300-f1200=(16.5+2x0.05)2/(8x300)-(16.5+2x0.1)2/(8x1200)=0.09m

調(diào)整后兩片梁的腹板中心距為2.29m。

2）梁縫處理。由于簡支梁曲線布置的影響，簡支梁梁端形成內(nèi)側(cè)小外側(cè)大的梁縫。16.5m標(biāo)準(zhǔn)跨徑簡支T梁單線梁寬4.9m，內(nèi)側(cè)梁縫為6cm，按平分中矢法布置，則半徑R=300m時，梁端外側(cè)梁縫寬度為34cm。為防止道碴掉落梁下及使用安全，在梁縫處設(shè)置加厚型橫向鐵蓋板。

3）曲梁檢算[3]。位于曲線上的梁，會受到來自列車的橫向離心力，裝車環(huán)線貨物列車限速45km/h，經(jīng)過建立空間三維模型計算，簡支梁各項指標(biāo)均能夠滿足規(guī)范的要求。

4.2 墩臺設(shè)計

1）尺寸擬定。小半徑曲線橋梁墩臺尺寸的擬定是此類橋梁設(shè)計內(nèi)容中非常重要的一部分。由于小半徑曲線上簡支梁梁端梁縫較大，考慮到梁縫及支座實際位置，小半徑曲線范圍的橋梁墩臺頂帽往往比常規(guī)墩臺的縱橫向尺寸大些[4]。

根據(jù)全橋曲線布置圖，將每孔梁支座的實際位置畫出，經(jīng)過檢算，通橋（2012）4101-Ⅱ系列圖的橋墩頂帽尺寸滿足16.5m標(biāo)準(zhǔn)跨徑簡支T梁在曲線半徑R=300m時的布置及架設(shè)要求，橋墩頂帽橫橋向長6.0m，縱橋向?qū)?.3m，墩徑橫橋向長3.4m，縱橋向?qū)?.6m。

2）墩臺檢算。小半徑曲線范圍墩臺與常規(guī)墩臺檢算的區(qū)別就是離心力引起的水平力，為減小墩身截面尺寸，可設(shè)置一定的橫向預(yù)偏心以適應(yīng)墩臺受力的需要。

經(jīng)檢算，橋墩設(shè)置36cm的橫向預(yù)偏心即可滿足運(yùn)營及架設(shè)時的安全要求。

5 結(jié)語

該橋為鐵路裝車環(huán)線小半徑曲線橋梁，并采用多跨小跨徑簡支T梁，是鐵路裝車環(huán)線小半徑曲線橋梁設(shè)計中的首次嘗試。本橋已于2016年建成使用，橋梁結(jié)構(gòu)簡潔、比例協(xié)調(diào)，已成為金裝煤礦的一道靚麗的景觀，并對今后鐵路裝車環(huán)線小半徑曲線橋梁的設(shè)計有一定的借鑒作用。