錢震 呂晨 陳小剛

摘要 跨紅旗塘航道大橋是嘉善至西塘市域鐵路控制性工程。文章綜合考慮地形、航道、水利等因素，提出（90+160+

90）m連續(xù)剛構(gòu)橋、（74.75+160+74.75）m連續(xù)梁拱橋兩個方案，并從橋梁的結(jié)構(gòu)性能、對總體的影響、工程經(jīng)濟性及施工工期等方面進行比較。結(jié)果表明：連續(xù)剛構(gòu)橋、連續(xù)梁拱橋兩個方案在受力方面均能滿足相應規(guī)范要求，連續(xù)剛構(gòu)橋后期易產(chǎn)生跨中下?lián)线^大等問題，且為滿足連續(xù)剛構(gòu)的受力要求，相比連續(xù)梁拱橋方案需將設(shè)計軌面標高提高約7.6 m；在工程經(jīng)濟性及工期方面連續(xù)梁拱橋方案不占優(yōu)勢，但是連續(xù)梁拱橋方案軌面線形更加平順，行車條件更好，故推薦跨紅旗塘梁大橋采用（74.75+160+74.75）m連續(xù)梁拱橋方案。

關(guān)鍵詞 連續(xù)剛構(gòu)橋；連續(xù)梁拱橋；橋型方案；方案比選

中圖分類號 U448.27文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）06-0122-03

0 引言

近幾年來，都市圈城際鐵路及市域（郊）鐵路發(fā)展較快，其主要功能是連接都市圈中心城市城區(qū)和周邊城鎮(zhèn)組團，為通勤客流提供快速度、大運量、公交化運輸服務。市域（郊）鐵路選線受制于既有通道、城市規(guī)劃布局等因素的影響，線路選擇具有唯一性，如何在條件受制的情況下合理地選擇建設(shè)方案是設(shè)計時需要關(guān)注的重點。

1 工程概況

嘉善至西塘市域鐵路項目是長三角地區(qū)首條跨兩省一市的快速鐵路，起于嘉興至楓南市域鐵路嘉善站，止于太浦河浙滬省界，線路全長20.4 km，共設(shè)中新產(chǎn)業(yè)園、姚莊、西塘、祥符蕩4座高架站。

跨紅旗塘航道大橋位于姚莊站～西塘站區(qū)間，線間距4～4.5 m，線路與紅旗塘航道夾角為72 °，紅旗塘為現(xiàn)狀Ⅳ級航道、規(guī)劃Ⅲ級航道（杭申線航道），最小通航凈高要求7 m，最小通航凈寬要求60 m，最高通航水位為1.76 m，南側(cè)堤后有3 m寬防汛通道，北側(cè)堤后有6 m寬省級步道。

2 主要技術(shù)標準

設(shè)計標準為市域郊鐵路，設(shè)計行車速度160 km/h，活載等級為ZS荷載，采用雙塊式無砟軌道。橋址處抗震設(shè)防烈度為7度，地震動峰值加速度0.125 g，地震動反應譜特征周期為0.45 s，場地類別Ⅲ類。

3 橋型方案

根據(jù)港航及水利相關(guān)部門的要求，橋跨應采用一跨跨越紅旗塘河道?？紤]對堤岸的保護和確保防洪通道、省級步道的設(shè)置，擬定橋梁主跨為160 m，平面位置示意圖見圖1。該項目軌道為無縫線路軌道，需要考慮橋梁溫度跨度對軌道的影響。依據(jù)一般工程經(jīng)驗，將不設(shè)伸縮調(diào)節(jié)器的溫度跨度限定在一個范圍內(nèi)（一般為200 m左右，考慮氣候條件有差異），且目前軌道伸縮調(diào)節(jié)器只能設(shè)置在直線上[1]。

圖1 項目平面位置示意圖

該文提出連續(xù)剛構(gòu)橋和連續(xù)梁拱橋兩種方案，對兩種方案的總體布置、橋梁結(jié)構(gòu)等要點進行介紹，并對橋梁的結(jié)構(gòu)性能、建設(shè)規(guī)模、對總體的影響等方面進行比較，確定最優(yōu)方案。

3.1 方案一：連續(xù)剛構(gòu)橋

相比較連續(xù)梁拱橋來說，連續(xù)剛構(gòu)橋具有整體受力性能好，順橋向、橫橋向抗彎剛度大，無須設(shè)置支座等優(yōu)點。連續(xù)剛構(gòu)橋在無縫線路設(shè)計檢算中的溫度跨度變形零點近似等于橋梁梁跨的中心點，即連續(xù)剛構(gòu)橋的溫度跨度為總梁長的一半[2]。

該方案采用（90+160+90）m連續(xù)剛構(gòu)橋，梁體混凝土采用C55混凝土，軌面控制標高由橋墩受力控制，中墩橋墩高度為15 m。中墩處梁高為10.8 m，邊支點及跨中梁高為5.8 m，采用2次拋物線變化。中墩采用雙支薄壁墩，與上部結(jié)構(gòu)固結(jié)，結(jié)構(gòu)尺寸為2.5 m×8 m（順橋向×橫橋向），雙支薄壁墩中心線間距為6 m，承臺尺寸為18.2 m×28.2 m（順橋向×橫橋向），高度為4 m，樁基采用24根φ2 m鉆孔灌注樁，橋型圖詳見圖2。

3.2 方案二：連續(xù)梁拱橋

該方案采用（74.75+160+74.75）m連續(xù)梁拱橋。梁體混凝土采用C55混凝土，拱肋及橫撐采用Q345qD鋼，吊桿采用PES（FD）5-55型低應力防腐拉索，主梁中支點截面梁高9 m，跨中及邊支點梁高4.5 m，鋼管拱計算跨度160 m，矢高32 m。在靠近西塘側(cè)中墩位置處設(shè)置固定支座，橋型圖見圖3。

4 橋型方案比選

綜合比較以上兩個方案，對受力性能、對總體方案影響、工程經(jīng)濟性及施工難度等因素進行分析。

4.1 受力性能

該文采用Midas Civil建立兩個方案的整體模型進行計算分析，計算模型見圖4，其中二期恒載曲線段為120.6 kN/m，直線段為107.8 kN/m。

4.1.1 連續(xù)剛構(gòu)橋

主梁、橋墩采用梁單元模擬，主墩下部群樁基礎(chǔ)采用承臺底彈性支承進行模擬，連續(xù)剛構(gòu)橋主要計算結(jié)果見表1。

梁部位移、梁端及工后徐變轉(zhuǎn)角等梁體變形均滿足規(guī)范要求，橋梁溫度跨度為170 m，無須設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。

4.1.2 連續(xù)梁拱橋

主梁采用梁單元模擬，施工方法為先梁后拱，梁部的主要計算結(jié)果見表2。

拱肋的主要計算結(jié)果見表3。

吊桿最大索力為540 kN，斷索力1 803 kN，安全系數(shù)為3.34，滿足規(guī)范要求。橋梁溫度跨為234.75 m，需在小里程側(cè)設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，滿足無縫軌道的受力要求。

根據(jù)上述計算，兩個方案均可行，結(jié)構(gòu)受力滿足規(guī)范要求?？紤]大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋在后期梁體的徐變及撓度難以控制，且會對鐵路的運營存在一定的安全隱患[3]，因此連續(xù)梁拱橋方案比較適合該項目。

4.2 對總體方案的影響

為滿足連續(xù)剛構(gòu)橋受力，選取合適的墩高及橋墩尺寸是設(shè)計的重點[2]，根據(jù)前期計算，連續(xù)剛構(gòu)橋橋墩高度在15 m左右受力較為合適，因此該項目總體線位主要受到剛構(gòu)橋墩高的影響，中墩處軌面標高為28.125 m。連續(xù)梁拱橋縱斷面設(shè)置主要受杭申線航道的影響，中墩處軌面標高為20.533 m。

4.3 工程經(jīng)濟性及施工工期

分別對兩個方案影響范圍內(nèi)的區(qū)間進行經(jīng)濟性分析，采用連續(xù)梁拱方案總投資需增加約800萬元，連續(xù)剛構(gòu)方案工程經(jīng)濟性更好；連續(xù)剛構(gòu)方案和連續(xù)梁拱方案都為常規(guī)結(jié)構(gòu)，國內(nèi)設(shè)計、施工的同類橋梁較多，無特殊技術(shù)難度，兩個方案主體結(jié)構(gòu)的工期分別為16個月和18個月，連續(xù)剛構(gòu)方案施工難度和工期相對可控。

綜上所述，結(jié)合多方面因素的分析，盡管（74.75+160+74.75）m連續(xù)梁拱方案投資增加約800萬元，但是軌面線形更加平順，行車條件更好，故推薦跨紅旗塘梁部改為采用（74.75+160+74.75）m連續(xù)梁拱方案。

5 結(jié)語

該文通過對航道、地形、地質(zhì)等建設(shè)條件綜合考慮，提出了連續(xù)剛構(gòu)和連續(xù)梁拱橋兩個橋型方案。經(jīng)過受力分析、對總體的影響、工程經(jīng)濟性、施工難易度與工期的比選，最終推薦采用連續(xù)梁拱橋方案。在整個方案的比選中，需要考慮多方面的因素，同時要抓住主要矛盾，從痛點入手，如此方可得出最優(yōu)方案。

參考文獻

[1]龔小平， 譚玉玲. 連續(xù)剛構(gòu)梁橋上無縫線路溫度跨度研究[J]. 鐵道建筑技術(shù)， 2019（6）： 54-58.

[2]齊成龍. 軌道交通連續(xù)剛構(gòu)橋雙薄壁墩受力優(yōu)化方法分析[J]. 結(jié)構(gòu)工程師， 2015（2）： 124-130.

[3] 葉梅新， 曹建安， 侯文崎， 等. 無碴軌道預應力混凝土梁長期變形及影響因素[J]. 中南大學學報（自然科學版）， 2011（6）： 1756-1763.