京滬高速鐵路上海段橋梁設計

陳裕民

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢 430063)

1 概況

京滬高速鐵路上海段正線長度27.8 km，設高架橋梁1座(蘊藻浜特大橋，橋長23.292 km)、框架中橋7座。除正線外，本項目還包括:上海站聯絡線、虹橋站南北端普速客車聯絡線、動車組進出段線、上海虹橋站、虹橋動車運用所、七寶站改造等相關工程，聯絡線、動車組走行線設高架橋梁9座(總橋長19.0 km)、框架中橋11座。區段內設有4個鐵路疏解區，分別為:黃渡疏解區、吳淞江北部疏解區及虹橋站南、北疏解區。

1.1 建設環境

京滬高速鐵路上海段所經地區城鎮化程度高，沿線道路、河道密布，民宅、廠房較多。除站所落地外，正線、聯絡線、動車走行線均以高架橋梁為主，跨越城市等級道路34條、河道38條(其中航道4條)、既有鐵路4處。

1.2 地質條件

建設區段位于瀉湖沼澤平原和濱海平原地區，區內地層均為第四系松散堆積層，總厚度在100 m以上，以第四系全新統及上更新統海積、沖海積黏性土、粉性土及砂類土為主，軟土層厚度40～50 m。場地類別為Ⅲ類，地震動峰值加速度0.10g，地震動反應譜特征周期0.35 s。

1.3 主要技術標準

(1)高速鐵路正線

鐵路等級:高速鐵路;正線數目:雙線;軌道結構形式:Ⅱ型板式無砟軌道;設計速度:350 km/h;線間距:5.0 m;設計活載:ZK活載。

(2)上海站聯絡線(上、下行線)

鐵路等級:聯絡線;線路數目:單線;軌道結構形式:Ⅰ型板式無砟軌道;設計速度:160 km/h;設計活載:ZK活載。

(3)普速客車聯絡線(虹橋站南、北普速客車聯絡線)

鐵路等級:聯絡線;線路數目:單線;軌道結構形式:有砟軌道;設計速度:140 km/h(北)、120 km/h(南);設計活載:ZK活載。

(4)動車組進出段線

鐵路等級:動車走行線;線路數目:單線－雙線;軌道結構形式:有砟軌道;設計速度:100 km/h;設計活載:ZK活載。

2 上海段橋梁設計特點

2.1 橋梁結構類型多

樞紐內線別較多，橋梁梁部、墩臺設計根據不同的線路技術標準，選定與其相適應的結構類型。各線常用跨度簡支梁及墩臺設計情況如下。

(1)高速鐵路正線

蘊藻浜特大橋常用跨度簡支梁采用預應力混凝土簡支箱梁，以32 m梁為主，橋面寬12 m;簡支梁大部分為梁場預制，架橋機架設。該橋最小墩高1.0 m，最大墩高29.5 m;墩型選擇根據剛度要求、經濟指標、環境因素等，分段采用矩形雙柱墩、矩形空心墩及圓端形空心墩，如圖1～圖3所示。

圖1 矩形雙柱橋墩

圖2 矩形空心橋墩

圖3 圓端形空心橋墩

(2)上海站聯絡線

京滬高速鐵路上海站聯絡線上、下行線自高速正線分出，通過疏解銜接滬寧城際鐵路正線引入上海站，梁部采用特別設計的無砟T梁，橋墩采用圓端形實體墩，如圖4所示。

圖4 上海站聯絡線橋梁

(3)普速客車聯絡線及動車組走行線

虹橋站南、北普速客車聯絡線及動車組走行線設計速度小于160 km/h，常用跨度梁采用有砟簡支T梁，橋墩采用圓端形實體墩。如圖5、圖6所示。

2.2 特殊結構種類多、密度大

京滬高速鐵路上海段相交道路、河道、航道、鐵路較多，正線設大跨度提籃拱6孔、連續梁20聯、道岔區簡支梁及非標簡支梁28孔、門式橋墩14處;聯絡線和動車走行線設連續梁13聯、道岔區簡支梁及非標簡支梁34孔、門式橋墩29處。

圖5 普速客車聯絡線橋梁

圖6 動車組走行線橋梁

(1)大跨度提籃拱橋

為滿足跨越功能、減小橋梁建筑高度，蘊藻浜特大橋在跨越高速公路、高等級航道時采用了1－96 m、1－112 m、1－128 m等類型的大跨度提籃拱橋。如圖7、圖8所示。

圖7 1-128 m提籃拱橋跨滬寧高速公路

圖8 1-112 m提籃拱橋跨蘊藻浜效果圖

(2)連續梁

蘊藻浜特大橋采用的連續梁種類有:(32+48+32)m、(32+2×48+32)m、(40+56+40)m、(40+64+40)m、(40+72+40)m、(48+80+48)m、(60+100+60)m 及(24+4×32+24)m道岔區連續梁、3×32 m道岔區連續梁、6×32 m道岔區連續梁、(60+100+60)m斜連續梁。

聯絡線、動車走行線采用的連續梁種類有:(32+48+32)m、(30+2×40+30)m、(40+64+40)m、(40+72+40)m及(60+100+60)m低高度斜連續梁、(24+3×32)m異形連續梁。如圖9～圖11所示。

圖9(40+56+40)m連續梁跨金鶴公路

圖10(60+100+60)m斜連續梁跨吳淞江

(3)門式橋墩

圖11(24+3×32)m異形連續梁跨高速正線

京滬高速鐵路上海段正線與滬寧城際鐵路、上海站聯絡線、既有滬昆鐵路及動車組走行線相交，受城市規劃控制，線路間的交叉角度較小，其中京滬正線與既有滬昆鐵路的夾角僅7°。蘊藻浜特大橋、動車組走行線橋梁采用了較多門式橋墩，門式橋墩的種類有:鋼混組合門式橋墩、預應力混凝土門式橋墩及雙層門式橋墩。如圖12～圖14所示。

圖12 鋼混組合門式橋墩跨滬昆鐵路

圖13 京滬正線跨上海站聯絡線雙層門式墩

圖14 動車組走行線門式橋墩

2.3 疏解區平立面關系復雜

京滬高速鐵路上海段設有4處鐵路疏解區，分別為:黃渡疏解區、吳淞江北部疏解區及虹橋站南、北疏解區。疏解區內除新建鐵路互跨外，各線還需要同時跨越多條既有鐵路、城市道路及河道。

(1)黃渡疏解區

為集約建設用地，京滬高速鐵路上海段與滬寧城際鐵路并行。京滬正線引入上海虹橋站，其上海站聯絡線在黃渡地區通過疏解銜接滬寧城際鐵路正線引入上海站;滬寧城際鐵路虹橋聯絡線在該地區自正線分出，向南引入上海虹橋站。上述新建鐵路設高架橋梁6座，在黃渡地區立體交叉，形成上海市規模最大的鐵路疏解區。疏解區東西方向長4 122 m，南北方向寬248 m，最上層的京滬高速鐵路正線高出地面32 m。

疏解區橋梁需要跨越既有鐵路2條(滬寧鐵路、翔黃鐵路)、規劃鐵路1條(滬通鐵路上海站聯絡線)，跨越既有高速公路1條(嘉金高速公路)、規劃城市道路2條，跨越河道6條(含航道1條)。如圖15～圖18所示。

(2)吳淞江北部疏解區

京滬高速鐵路正線、滬寧城際鐵路虹橋站聯絡線在吳淞江北側分別跨越既有滬昆鐵路、虹橋站北端普速客車聯絡線(上下行線)、既有金鶴公路、愛特路及望浪河，疏解區南北方向長3 000 m，東西方向寬120 m。如圖19、圖20所示。

圖15 黃渡疏解區橋梁模型

圖16 建設中的黃渡疏解區

圖17 黃渡疏解區局部(一)

圖18 黃渡疏解區局部(二)

圖19 吳淞江北部疏解區效果圖

圖20 吳淞江北部疏解區局部

(3)虹橋站北部疏解區

虹橋站北部疏解區在虹橋綜合交通樞紐范圍內，受交通樞紐綜合規劃控制，疏解區被限制在南北方向長1 400 m，東西方向寬180 m的范圍內。該范圍內有3條城市道路、1條河道與鐵路相交且同步建設。如圖21～圖23所示。

圖21 虹橋站北部疏解區效果圖

(4)虹橋站南部疏解區

虹橋站南端普速客車聯絡線上跨新角浦河道、華翔路及滬青平公路，與既有滬昆鐵路形成立交疏解，疏解區南北方向長度1 500 m，東西方向寬度180 m。受新建鐵路、規劃磁懸浮線路影響，既有華翔路及滬青平公路改為下穿立交。如圖24～圖26所示。

圖22 虹橋站北部疏解區局部(一)

圖23 虹橋站北部疏解區局部(二)

3 特殊結構設計

京滬高速鐵路上海段特殊結構類型較多，具有代表性的結構設計介紹如下。

圖24 虹橋站南部疏解區平面

圖25 華翔路立交

圖26 滬青平公路立交

3.1 (60+100+60)m斜連續梁設計

京滬高速鐵路正線、動車組走行線，滬寧城際鐵路虹橋站聯絡線及虹橋站北端普速客車聯絡線預留段共十線并行斜跨吳淞江，線路中心線與河道中心線的夾角為31°。除預留線外，同步建設4座雙線連續梁橋。如圖27、圖28所示。

圖27 吳淞江橋位平面

吳淞江規劃為六級航道，要求通航凈寬45 m。由于斜交角度較大，橋墩順河道斜置，梁部設計為(60+100+60)m斜連續梁。如圖29所示。

(1)高速正線梁部設計

為滿足正線列車高速運行的動力性能要求，高速正線跨吳淞江主橋支點梁高采用7.8 m、跨中梁高采用4.8 m。

圖28 吳淞江橋梁效果圖

圖29 斜連續梁結構(單位:m)

(2)動車組走行線梁部設計

動車組走行線跨吳淞江的設計軌面高程受虹橋動車運用所場坪高程限制，斜連續梁支點梁高采用6.6 m、跨中梁高采用3.8 m

3.2 道岔區梁部設計

京滬高速鐵路上海站聯絡線自正線分出，采用42號道岔，岔區梁部布置根據《高速鐵路高架橋車站無縫線路設計原則》(暫行)確定，采用6×32 m單箱雙室變截面連續梁。如圖30、圖31所示。

圖30 箱梁橫截面

圖31 道岔區橋面布置

3.3 門式橋墩設計

京滬高速鐵路上海站段線路交叉點多，多處線路夾角小于30°，采用門式橋墩騎跨被交線。

(1)鋼混組合門式橋墩

京滬高速鐵路正線、普速客車聯絡線多次跨越既有滬昆鐵路，采用鋼混組合門式橋墩。橋墩立柱采用鋼筋混凝土結構，橫梁采用鋼箱梁，角點鋼混固結。鋼橫梁工廠節段制作，現場組拼焊接，采用1 000 t履帶吊機整體吊裝。鋼橫梁一次吊裝到位，減少了對既有鐵路的運營干擾，確保既有鐵路運營安全。如圖32～圖34所示。

圖32 鋼橫梁吊裝

圖33 鋼混組合門式橋墩跨既有鐵路

圖34 鋼混組合門式橋墩跨城際鐵路

(2)預應力混凝土門式橋墩

上海站聯絡線上跨滬寧城際鐵路、動車組走行線上跨京滬正線采用預應力混凝土門式橋墩。如圖35、圖36所示。

(3)預應力混凝土雙層門式橋墩

京滬高速鐵路正線跨上海站聯絡線、動車組走行線互跨時，上下兩線均為高架橋，部分橋墩設計為預應力混凝土雙層門式橋墩，上下兩橋共用。

3.4 異形連續梁設計

虹橋綜合交通樞紐北部的北翟路規劃為地面與高架兩層，京滬高速鐵路正線、滬寧城際鐵路虹橋站聯絡線、動車組走行線共10條線路在北翟路地面道路與高架橋梁之間穿越。受北翟路高架橋控制，上述10線5橋并行等高。

在該穿越點以南265 m處城際動車進段線需要上跨京滬高速鐵路正線，受建筑高度限制，跨線橋穿越(24+3×32)m異形連續梁。連續梁中支點處橫梁外挑，墩柱布置在正線兩側。如圖37、圖38所示。

圖35 門式橋墩跨京滬正線

圖36 門式橋墩跨滬寧城際鐵路聯絡線

圖37 北翟路高架橋

圖38 異形連續梁跨京滬正線

4 結語

京滬高速鐵路上海段橋梁設計受外部條件影響大，在保證線路技術條件的前提下，為盡可能滿足城市區域規劃、城市道路及航道交通、跨線立交要求，采用了較多的特殊結構。特殊橋梁結構的創新與應用為樞紐內鐵路線形優化創造了條件，使鐵路疏解區內的夾心地大大減少，集約了城市建設用地，使高速鐵路建設與城市規劃更加融合。

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