跨高鐵橋梁工程設計與施工要點分析

【摘 要】近年來，隨著我國高速鐵路的不斷增多，導致各別橋梁工程的建設需要跨越高速鐵路。由于高速鐵路具有一定的特殊性，從而增大了跨高鐵橋梁工程的設計和施工難度，為了在不影響高速鐵路正常運營的前提下進行橋梁工程的建設，必須對橋梁的設計和施工進行細致分析，以便確定最佳的設計和施工方案。基于此點，本文從跨高鐵橋梁工程的設計要點和施工要點兩方著手進行分析。

【關鍵詞】跨高鐵；橋梁工程；設計要點；施工要點

1 跨高鐵橋梁工程設計要點

1.1 跨高鐵橋梁工程橋梁形式的選擇

就橋梁結構而言，其形式較多，主要包括懸索橋、簡支梁、斜拉橋、拱形橋等等。在如此眾多的橋梁結構形式中，正確選擇一種適合跨高鐵橋梁工程的形式是其設計的要點，也是設計難點。下面僅對以上幾種橋梁結構形式進行比較分析，并從中選出較為理想的跨高鐵橋梁結構形式。

1.1.1 懸索橋。這種橋梁形式雖然在跨越能力方面的優勢較為明顯，但由于橋梁是建在高速鐵路之上，所以無法進行主梁的垂直吊裝施工，因此，其不適合在跨高鐵橋梁工程中使用。

1.1.2 簡支梁。該結構形式具有施工便捷、成本低廉等特點，但由于簡支梁的最大跨徑通常都在70m以內，致使其難以滿足大跨度的需要，所以也不適合使用。

1.1.3 斜拉橋。這種結構形式的橋梁，其主梁一般是采用斜拉鎖予以加固的，在拉索的作用下，結構的抗拉強度較高，從而大大降低了主梁的計算跨度，其最大跨徑能夠達到1300m左右，其中采用混凝土結構的主梁最大跨徑也能達到600m。所以該結構可作為跨高鐵橋梁工程的橋型之一。

1.1.4 拱形橋。在該結構形式中，通常是由主拱來承受軸向力，如果拱軸設計的合理，其截面的實際彎矩一般為零，這樣能夠充分發揮出混凝土的抗壓性能，而且造價也相對較低。通過計算分析得出混凝土拱橋的最大跨徑能夠達到500m，而鋼拱橋則能夠達到800m，所以這種結構形式也適合在跨高鐵橋梁工程中應用。

通過以上分析不難看出，斜拉橋和拱形橋這兩種結構形式均適合在跨高鐵橋梁工程中應用，而具體選用哪一種結構形式，可根據實際工程所在地的地形情況、資金投入情況等予以確定。

1.2 工程防護設計要點

由于高速鐵路的特殊性，使得跨高鐵橋梁工程的防護設計顯得至關重要，其主要作用在于確保工程施工人員的安全。在進行工程防護設計時，應本著安全第一、綜合治理、預防為主的設計理念，并遵循安全可行、經濟快速、綠色環保的設計原則。防護設計應包括如下內容：高鐵運行安全的防護、路基防護、防護支架的拆除以及防護管理等。

通常情況下，高速列車的時速可以達到200~350km/h。經過精密的計算分析得知，當列車時速超過300km時，應當保證列車側壁與結構物之間保持4.1m以上的距離。此外，跨高鐵橋梁所采用的雙立柱、普通鋼材縱梁和橫梁以及橋面板的防護體系均必須符合結構要求。根據高速列車風可能對防護支架所產生的負面影響，在設計防護支架時應注意以下幾個方面：其一，在立柱頂部設置風嘴；其二，盡量拉大防護支架之間的跨度和立柱間距，確保上部頂板密閉安全；其三，努力使防護設施的表面積最小化，有利于減少風壓影響。

2 跨高鐵橋梁工程施工要點

2.1 施工難點

跨高鐵橋梁工程在實際施工過程中有以下兩方面的難點，一方面，橋梁施工會對高速鐵路的運行造成一定影響。具體體現在施工機械有可能侵占高鐵線路的界限、橋梁基礎施工時可能對高鐵基礎造成影響、上部結構施工時有可能會出現物體墜落等情況，從而威脅列車的安全運行，另一方面，高速列車運行對施工的影響。如列車在橋梁下方行駛使會產生較大的氣流，并對附近的人和物產生非常大的作用力，很容易引發安全事故。要想確保橋梁施工安全性和防護設施的完好性，就必須在跨高鐵橋梁工程設計時制定有效措施，以減少高速列車通過時產生的誘導氣流破壞力。在我國現有的規范體制中，尚未對列車高速行駛所產生的風力影響予以明確規定。所以，只能根據相關研究資料，運用計算流體力學的方法對不同車頭形狀、人車距離和車速所產生的高速列車風對附近人體產生的氣動影響進行研究。可采用以下兩種措施減少列車風對施工人員的不利影響：其一，避免列車風的氣動作用力直接作用于施工人員人體；其二，嚴禁在高速列車通過時進行施工。

2.2 施工方法的選擇

2.2.1 轉體施工法。所謂轉體法是指在橋墩上或橋臺上預制一個轉動軸心，轉動軸心的上部構造應在橋址附近預制，具備整體旋轉功能，其旋轉角度必須根據現場整體情況而確定，下部要固定橋墩、基礎。轉體法適用于拱橋、斜拉橋和連續梁橋橋型施工，具備安全風險小，跨線作業效率高（就高鐵而言，其養護時間不超過4h就能夠轉體到位），對既有線影響小，施工跨越能力強，可在梁端和跨中合龍等優點。與此同時，也存在設計復雜、施工難度大以及施工成本高的缺點。

2.2.2 頂推法是指先在沿橋軸線方向的后臺開辟預制場地，而后通過利用水平液壓千斤頂施加作用力，借助不銹鋼板與聚四氟乙炔模壓板特制的滑動裝置，將梁依次頂進對岸，就位后落架，最后更換正式支座以完成橋梁施工。頂推法適用于等截面、多跨度、小跨度的連續橋梁施工，具有跨線作用效率高、對既有線干擾小等優點，但是也存在施工方法使用范圍小，需設臨時墩、線內作業量大、安全風險高等缺點。

2.2.3 懸臂法。所謂懸臂施工法是指順沿橋梁跨徑方向進行逐段對稱施工的方法，無需配置臨時支墩和支架。懸臂施工法適用于斜拉橋、連續梁橋橋型的施工，具備施工成本低的優點，但是也存在需要設置防護棚、線路作業時間長等缺陷，同時由于線路運營與防護棚施工存在較為嚴重的相互干擾，所以導致運用懸臂施工法施工會面臨一定的安全風險。

2.2.4 現澆支架法。該方法主要是指在橋梁結構下方沿橋軸線方向搭建滿堂支架，并以此為平臺，對橋梁結構進行分段或整體施工。其具有施工簡單、成本低廉等優點，但由于該施工方法跨線作業時間較長，可能會對高速鐵路的正常運營造成一定程度的影響，因此，不太適合在跨高鐵橋梁工程應用。

通過對以上幾種施工方法的分析不難看出，僅有轉體施工法對高鐵造成的影響最小，所以，在實際工程中可予以采用。

2.3 施工注意事項

2.3.1 在現場施工時，必須按照有關規定要求設置防護設施，嚴禁在未設置防護設施的位置上進行施工。

2.3.2 防護支架的裝拆應可能在列車運行的天窗時間進行，即零點到四點這一時段。

2.3.3 施工時應進行安全接地，以便消除電力牽引對防護支架的感應電影響。

2.3.4 在進行平臺安裝施工時，門架及平臺的起吊應采取相應的絕緣措施。

3 結論：

總而言之，跨高鐵橋梁工程的設計和施工是一項較為復雜且系統的工作，加之高速鐵路的特殊性，也在一定程度上增大了設計和施工難度，為了確保橋梁工程能夠順利完成，應在設計和施工環節上，重點考慮可能出現的影響因素，并采取相應的措施予以解決。對于設計人員而言，在設計時應充分考慮高鐵的特殊性，選擇正確的橋梁形式；對于施工人員而言，則應了解和掌握工程建設過程中的重點和要點，以此來避免安全事故的發生。

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