蘭渝鐵路漁家咀渠江特大橋設計

蘭渝鐵路漁家咀渠江特大橋設計

李克奎

（中國中鐵二院工程集團有限責任公司四川成都610031）

漁家咀渠江特大橋主跨為(48+4×80+48)剛構-連續組合梁單線鐵路橋，橋面寬7.0m，箱寬4.0m。主索采用9-15.2鋼絞線。圓弧端面空心墩，鉆孔樁基礎。施工先邊跨后中跨合攏。

剛構—連續組合梁鐵路橋；梁體設計；結構計算

1 橋式方案

漁家咀渠江特大橋位于蘭渝鐵路重慶段廣安支線上，線路等級為國鐵Ⅰ級。該橋為客貨共線單線鐵路橋梁，設計旅客列車行車速度為160km/h。橋梁幾近垂直橫跨渠江，橋梁主要受地形、水文和通航控制。橋梁中心里程為ID1K847+998，根據通航論證結果，結合水文、地質情況，經方案比選，主橋采用(48+4×80+48)m剛構-連續組合梁，引橋采用24 m和32 m預應力混凝土簡支梁，橋跨布置為（2×24+26×32+(48+4×80+ 48)+4×32+2×24），全長1508.87m，最大墩高69m。主橋墩采用圓弧端面空心墩，其余橋墩根據墩高不同分別采用圓端形實體墩以及空心墩；橋臺采用T型橋臺，基礎采用樁基礎和明挖擴大基礎。

主橋橫跨水面寬度340m的渠江，為滿足雙孔單向通航IV級航道凈空高度要求，5個主墩(29號～33號)墩高分別為67 m、69.4 m、69 m、68.5 m和67.5 m。在橋型比選時，對高墩大跨預應力混凝土橋慣用的連續剛構形式做了優先考慮。由于主橋處測時最大水深約23.6m，設計施工水位最大水深約34.7m，主墩均采用樁基礎，高樁承臺。下部結構(墩身及樁基礎)整體剛度相對于梁部較小，采用墩梁固結的連續剛構形式與采用連續梁橋的方案相比，無疑前者更經濟、合理。該橋的溫度跨度達320m，由預應力混凝土收縮、徐變、溫度力等效應引起的次內力較大。為此，做了連續剛構、連續梁和剛構一連續組合梁3種結構形式的比較。經綜合技術經濟比選，決定在29號和33號主墩頂各設立一組活動支座(TJGZ-LX-Q17500-ZX，TJGZ-LX-Q17500-DX)，使主橋成為預應力混凝土剛構-連續組合梁結構。這種結構形式兼顧了連續梁和連續剛構的優點而揚棄各自的缺點，在結構受力、使用功能和適應環境等方面均具有優越性。其主橋總體布置見圖1。

圖1 渠江特大橋主跨立面布置圖（單位：cm)

2 主梁結構設計

2.1 主梁構造

主梁幾何尺寸的確定由梁的橫、豎向剛度及某些構造因素控制，考慮鐵路單線橋面寬4.9 m和兩側1.05 m寬人行道整體灌注，因此橋面寬需7m。為方便施工和節省圬工，梁體采用單箱單室變高度箱梁。梁體全長417.2m，采用直腹板、變截面箱梁，中跨中部和邊跨端部梁高3.3m，為主跨的1／24.24，中墩處梁高6.0m，為主跨的1／13.33。箱寬在保證足夠剛度的前提下，采用4.0 m，寬跨比為1／20。中部18m梁段和邊跨端部17.6m梁段為等高梁段，其余梁段梁高按二次拋物線變化y= 3.3+x2/290.37(m)，其中以7號塊件小截面端頂板頂為原點，x= 0～28m。頂板除端部局部加厚為70cm外，其余均為35cm；底板厚40～60cm；腹板厚30～70cm。腹板厚度按直線線性變化，底板厚度按拋物線變化。全聯在端部和支墩處共設10道橫隔板，橫隔板開孔洞供人行通過。梁體結構見圖2。

圖2 梁體構造圖

2.2 預應力體系

箱梁按全預應力設計，考慮箱梁較高、鐵路活載較大等因素，梁體按雙向（縱、豎向）全預應力設計。縱向采用9～15.2mm高強度低松弛鋼絞線，fpk=1860MPa，M15-9錨具，YCW250B千斤頂張拉，采用內徑Φ75mm的塑料波紋管成孔。豎向采用直徑25mmPSB830螺紋鋼筋，M-25型錨具錨固，內徑Φ35mm(δ=0.5mm)波紋管成孔，采用單端張拉。

3 下部結構設計

3.1 主墩構造

30～32號剛構主墩采用C40鋼筋混凝土矩形空心墩，為減少風振與風力對高墩的影響并考慮水流作用、撞擊作用及美觀要求，橫向端面做成圓弧形。墩身頂部外壁順橋向長6m，橫向寬4 m（不含兩側各1.5m圓弧端面尺寸），縱向壁厚0.9m、橫向壁厚1.0m；縱向內、外坡度為1:0，為滿足全橋結構橫向剛度和主橋上下部結構的傳力要求，主墩采用橫向內坡度60:1，橫向外坡25:1。墩頂為墩梁固結的聯結形式，墩梁結合部設計為2個矩形箱體的正交：縱向兩墩壁上延至箱體內成為兩橫隔板，橫向兩墩壁與腹板聯結。梁體的各種力通過橫隔板和腹板傳遞至空心墩柱的四壁。

29號、33號墩頂采用縱向活動支座和多向活動支座，放松縱向位移，控制橫向和豎向位移。既保證在縱向荷載作用下主梁自由伸縮，也保證主梁橫向和豎向穩定。梁體在此處為連續結構，與支座中心對應處設橫隔板，將傳遞至此的梁體豎向力通過橫向2個支座向下部結構傳遞。橋墩同樣采用C40鋼筋混凝土圓弧端面矩形空心墩，墩頸縱向長6m，橫向寬4 m（不含兩側各1.5m圓弧端面），縱橫向壁厚1.0m的鋼筋混凝土；墩身縱向內、外坡度為1:0，橫向內坡度60:1，橫向外坡25:1。

墩體受主力+附加力組合荷載控制，并考慮水流、船體撞擊作用。底部設置3 m高的實體段，并采用C15混凝土回填至最高通航水位以上5m。在墩身內部及外面設置檢查設備（檢查梯，檢查洞，檢查平臺等）。

3.2 基礎設計

主橋橋址處基巖為泥巖夾砂巖，覆蓋土層卵石土，覆土加強風化層厚度為1.5～12m，水中墩覆蓋層薄。綜合考慮水深、覆蓋層厚度和基巖承載力情況，主墩基礎采用柱樁基礎。29～33號墩均采用16根鉆孔樁，樁徑2.5 m，樁長分別為16m～ 27.5；為利于水流，承臺采用圓端形，厚度4 m，橫橋向寬26 m，縱橋向寬19.6 m，除29號水邊墩外，其余4個水中墩樁基均為高樁承臺，考慮河床最大沖刷深度，31號、32號墩自由長度達14～15m。若考慮自由長度，兩墩墩高達90m。群樁在平面上的布置，中間為行列式布置，橫橋向兩端為梅花形布置，承臺和樁基采用C35抗侵蝕鋼筋混凝土。位于水邊的橋墩基礎，采用鋼板樁圍堰施工；位于河槽中的主墩采用鋼吊箱及雙壁鋼圍堰施工，材料及人員運輸采用塔吊與船運相結合。主墩樁基布置見圖3。

圖3 主墩樁基布置圖

4 結構計算

4.1 荷載組合

主力：恒載+活載；恒載+活載+橫向搖擺力。

主力+附加力：主力+溫度變化；主力+溫度變化+制動力+風力（縱向）；主力+溫度變化+風力（橫向）。

主力+特殊荷載：恒載+運梁荷載。

4.2 主要計算結果

計算程序：采用橋梁結構分析系統BSAS

剛構-連續組合梁劃分為124個單元進行有限元分析計算，分別按各施工階段和運營階段進行內力分析和應力計算，并進行了截面強度檢算。計算結果及指標詳見表1。

墩體檢算結果：混凝土最大壓應力9.3 MPa，最大拉應力0（考慮混凝土不能受拉），鋼筋最大壓應力11.6 MPa，最大拉應力123 MPa，混凝土裂縫寬度0.15mm，滿足規范要求。

靜活載作用下的撓度值：在靜活載作用下，邊跨最大撓度值11.3m，小于L/800= 60mm。中跨最大撓度值29.1mm，小于L/700=114mm。

箱梁橫截面按橫向環框內力分析配置普通鋼筋。

剛構-連續組合梁橫向第一階自振周期：1.47秒。全梁支點反力（表2數據壓為正，拉為負）。

表1

5 梁部施工順序

剛構—連續組合梁采用輕型掛籃分段懸臂灌注施工，分別在29號～33號墩墩頂立模灌注0號梁段，待混凝土強度及彈性模量達到設計值的90﹪且不少于5天的齡期后方可張拉0號梁段預應力。在0號梁段安裝掛籃，分別在掛籃上對稱向兩側順序灌注各梁段，移動掛籃，灌注下一個梁段，直到形成五個T構。利用掛籃灌注合攏第二、五跨梁段，形成兩個∏形和一個T構；然后再利用掛籃灌注第一、六跨11號塊件，并同時在第二、五跨跨中逐漸加壓重50噸；搭架灌注兩邊跨13號梁段，形成兩單懸臂結構，澆筑兩邊跨合攏段12號塊件；最后合攏第三、四跨跨中10號梁段，形成整個剛構-連續組合體系。

表2

6 結語

漁家咀渠江特大橋為蘭渝鐵路重慶段廣安支線鐵路的重點控制工程，該橋總長長，建設環境復雜，并集大樁徑、超大群樁基礎、高墩、大跨、長聯等技術指標于一橋。該橋的設計是已有鐵路科技成果的成功推廣和應用，通過本橋的設計，為今后高墩、大跨度鐵路預應力混凝土結構橋梁的設計提供了有益的經驗。

[1]馬庭林，鄢勇，廖尚茂，陳克堅.內昆鐵路李子溝特大橋設計[J].橋梁建設，2002，(3).

[2]曾昭強.重慶井口嘉陵江特大橋設計[J].橋梁建設，2002，(3).

[3]許智焰，馬庭林.內昆鐵路花土坡特大橋設計[J].橋梁建設，2004，(1).

鋼管扣件的分色管理

扣件式鋼管腳手架因使用方便快捷，施工成本低，在建筑工程中得以廣泛應用，但腳手架的工傷事故時有發生，究其原因，除施工應用方面、市場管理方面、質量監管方面等主要因素外，產品本身質量問題也應引起各方高度關注。大部分鋼管、扣件廠生產工藝落后，技術水平低，產品質量很難保證。加上市場競爭激烈，許多廠家將國家標準規定的鋼管壁厚3．5mm減到2．75mm，至更薄。當前施工工地上已基本看不到壁厚3．5 mm的鋼管。這鋼管經過若干年銹蝕，使壁厚進一步減薄，存在嚴重安全隱患。

1報廢界定

以下情況必須就地封存，集中銷毀：(1)凡外觀有明顯裂縫、結疤及自行對接加長的鋼管、扣件；(2)最小壁厚在2．75 mm以下鋼管；(3)十字扣件重量在0．9kg、轉角扣件重量在1．2 kg、對接扣件重量在1.3 kg以下扣件。

2統一標識

(1)鐵銹紅或紅白相間色用于最小部位壁厚在2．75～3．0 mm的鋼管，該類鋼管僅可用于非承重桿件和圍護欄桿。

(2)黃色或黃白相間色用于最小部位壁厚在3．0mm以上和重量在0．9kg(十字扣件)、1．2kg(轉角扣件)、1．3kg(對接扣件)以上，但經檢測力學性能達不到國家標準合格要求的鋼管、扣件。該類鋼管、扣件每次使用前必須進行抽樣檢測，按實際檢測的相關技術指標，調整規范中規定的技術參數進行專項方案設計，不得用于高層、大跨度、較大荷載的架體。

(3)藍(綠)色或藍(綠)白相間色用于符合國家標準的鋼管、扣件，承重支撐架、高度在25 m以上的落地式腳手架和總高度在50m以上的高層外腳手架。工程中必須使用該類鋼管、扣件。

3完善制度

(1)施工現場所有鋼管、扣件在使用前必須進行抽樣檢測，并根據檢測結果進行顏色統一標識，詳細記錄鋼管、扣件的來源、數量、使用次數、使用部位和質量檢驗等情況。未經檢測、未按檢測結果進行顏色統一標識的鋼管、扣件不得在工程中使用。

(2)加大巡查力度，對施工現場分色鋼管、扣件進場抽檢，未按上述規定的，督促各方及時計算復核、加固整改，并對相關責任方嚴肅查處，計分處理，累計到一定分值，計入企業不良行為，與招投標掛鉤。

試行3年來，杜絕了不合格鋼管、扣件在承重支模架、高層腳手架等危險性較大分部分項工程中的使用。嚴格顏色標識，限制了不合格鋼管、扣件的使用范圍。減少了不合格鋼管、扣件的一次性報廢損耗。并通過不定時現場巡查抽檢督促租賃方、施工方建立不合格材料的報廢制度，保證了工程質量安全，贏得了各方贊同。目前，施工現場鋼管、扣件合格率穩步上升，取得了較好的社會效益和經濟效益。

（摘自：《建筑工人》）

Designing Techniques for a Super Railway Bridge Spanning Qijiang River in the Lanzhou-Chongqing Railway Line at the Yujia Mouth

The huge railway bridge crossing Qijiang River is a single-track railway bridge that is steel-strucured and continuity-beamed(the main span is 48+4×80+48m)with a seven-meter deck and a four-meter box-width.And the main cable is a steel-weave strand 9-15.2 in diameter.The bridge piers are hollow with arc top surfaces with bored-piles as bridge abutment foundations.The initial spanning cross construction was performed in the first stages and then middle spanning cross construction was done for the close.

steel-structure beams;design of beam;calculation of structure

U442.5

A

1671-9107（2010）06-0019-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.6.019

2010-4-1

李克奎，四川達州人，長沙鐵道學院畢業，工程師，從事橋梁設計工作。