城市主干道跨鐵路橋方案設計

譚 晟, 陳玉剛, 賴良俊, 宋隨弟

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川 成都 610031)

城市主干道跨鐵路橋方案設計

譚 晟, 陳玉剛, 賴良俊, 宋隨弟

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川 成都 610031)

根據鄭州市主干道長江路跨鐵路橋橋址區域現狀及規劃等概況，提出了三種方案進行設計。綜合比較了三種方案的優缺點，最終決定采用鋼-混結合梁斜拉橋方案，為類似項目橋梁方案設計提供參考。

橋梁； 方案； 設計

長江路跨鐵路橋位于鄭州市南部的金水管城片區，跨越京廣鐵路干線和鄭州客技站。本橋梁為城市主干道，建成后將連接長江路與紫荊山路、航海路、通站路，形成東西、南北向的骨干通道，成為鄭東、金水管城、二七等片區溝通的重要紐帶。對于完善鄭州市“環線+放射”型城市主骨架路網，構筑快速繞城快速路環具有重要意義。

1 技術標準

(1)道路等級：城市主干道。

(2)橋梁寬度：主橋(左右幅合修)38.5 m，引橋(左右幅合修，標準寬)25 m。

(3)荷載標準：城A荷載，人群按《城市橋梁荷載設計準則》規定取值。

(4)設計車速：80 km/h。

(5)地震烈度：地震基本烈度按Ⅶ度設計，Ⅷ度設防。

2 橋梁方案控制因素

紫荊山路、長江路組合立交工程長江路主線高架橋跨越京廣鐵路干線(通行動車及客、貨車)和鄭州客技站，其下方場地條件復雜，鐵路管線和設施眾多。京廣鐵路干線7條股線，其中自西向東第5、6條為客運線，其余為貨運線；客技站14條股線，股線間距比較密集，主要是用于客車進出檢修；京廣路干線與客技站之間為檢修車間。

2.1 總體路線方案

(1)因路線平面線形和滿足高架橋與其他道路交通銜接功能的需要，跨鐵路主橋兩側邊跨均進入了路線平面曲線和變寬分叉區(兩側主線橋均有匝道橋接入)。

(2)小里程側因A匝道接入主橋，限制主橋邊跨大小，制約橋梁方案配跨。

(3)主橋兩側緊接匝道均無變速車道漸變段，全橋車道布置為3車道+4車道不對稱布置。

2.2 跨電氣化鐵路影響

根據電氣化鐵路結構凈空控制應按照雙層集裝箱運輸控制, 因此鐵路限界采用8.05 m, 考慮上跨結構與電氣化鐵路接觸網承力索安全距離不小于0.8 m, 同時考慮橋梁施工選擇掛籃等施工設備的操作空間要求, 結構最小控制點凈空選擇采用8.05 m+0.8 m+3.5 m=12.35 m。橋梁邊緣與電氣化接觸網立柱之間凈距不小于3 m，橋墩距接觸網回流線凈距不小于2 m。該橋小里程主墩施工時，需對鐵路路基進行必要的防護，保證鐵路路基的穩定及運營安全。

3 橋梁方案介紹

3.1 鋼-混結合梁斜拉橋(方案一)

主橋采用雙塔雙索面鋼-混結合梁斜拉橋(圖1)，跨徑布置123 m+304 m+123 m，主梁采用工字型鋼縱梁，梁高2.5 m，縱梁間距31 m，橫梁間距4 m。橋面板采用C60預制混凝土板，板厚26 cm;斜拉索標準索距為12 m。主塔采用外傾雙柱式混凝土塔。橋塔錨固方式采用鋼錨箱錨固，主梁采用錨拉板錨固。橋面全寬為38.5 m，高塔橋面以上塔高86 m。主墩每個承臺下接32根直徑1.8 m的鉆孔灌注樁。

圖1 鋼-混結合斜拉橋結構示意

主梁鋼材采用耐候鋼。這類鋼的主要特點是在大氣中最初表面也產生銹蝕,但經過一段時間以后,它的表面生成致密而穩定的銹層,從而阻止了銹蝕的發展。經濟性上，耐候鋼材料的一次性投資略高于同等級普通合金鋼材，但從橋梁成品角度看，由于工廠和現場減少了部件的表面處理和涂料，所以無論近期遠期都具有一定的經濟效益，耐久性上；由于耐候鋼良好的耐腐蝕性，避免了后期維護對鐵路運營的干擾和影響。

主梁采用懸臂拼裝施工跨越京廣鐵路干線和鄭州客技站(施工期間在京廣路和客技站上方搭設防護棚架)，剩余邊跨主梁采用支架拼裝施工。方案一設計效果見圖2。

3.2 混凝土主梁鋼橫梁斜拉橋(方案二)

主橋采用雙塔雙索面混凝土邊主梁鋼橫梁斜拉橋(圖3)，跨徑布置123 m+304 m+123 m。主梁采用混凝土邊主梁，梁高2.5 m，縱梁間距30.75 m，橫梁間距4 m。橋面板采用C60現澆混凝土板，板厚26 cm。斜拉索標準索距為8 m。主塔采用A型混凝土塔。橋面全寬為38.5 m，高塔橋面以上塔高86 m。主墩每個承臺下接32根直徑1.8 m的鉆孔灌注樁。

圖2 方案一效果

圖3 混凝土主梁鋼橫梁斜拉橋結構示意

主梁采用懸臂澆筑和支架澆筑的施工方法。跨越京廣鐵路干線和鄭州客技站(施工期間在京廣路和客技站上方搭設防護棚架)采用懸臂澆筑施工，剩余邊跨主梁采用支架澆筑施工。方案二設計效果見圖4。

圖4 方案二效果

3.3 下承式鋼箱系桿拱橋(方案三)

長江路跨鐵路橋主橋方案三采用了跨徑275 m的下承式系桿拱橋(圖5)。主拱采用鋼箱截面，拱軸線之間跨度為275 m，矢跨比采用1/5，拱肋寬度為3.0 m，拱肋高度從拱腳6.8 m變化到拱頂4.0 m。橋面全寬39 m。主橋箱梁采用斜腹鋼箱梁，梁高3.0 m。下部結構采用矩形墩，承臺分修，每個承臺下接12根直徑2.0 m的鉆孔灌注樁。

一般拱橋結構施工可采用懸拼拱肋再吊裝主梁結構的施工方案，但在施工期間對運營鐵路干擾很大，實施風險較大，難以得到鐵路部門的認可。而采用本橋型結構可采用頂推法施工，主梁及鋼箱拱肋可在西側空地上搭設支架預先拼裝完成，再縱向頂推就位，施工期間需在鐵路股道空地處設置臨時支墩，對鐵路有一定的干擾。同時主橋結構在平面上可以避開路線匝道分叉口變寬處，能夠降低設計和施工難度。

3.4 方案比較

長江路跨鐵路主橋三種方案比較表見表1。

表1 長江路跨鐵路主橋方案經濟技術比較

方案一結構輕盈，造型新穎，與環境融合好；結合梁主梁采用錨拉板錨固，后期橋面換索對鐵路影響較小；結合梁采用耐候鋼，不需要涂裝，減少了建設時間；后期免維護，節約維護成本；施工難度較小，施工工期相對較短,對鐵路影響較小。缺點是工程造價相對較高。

圖5 下承式鋼箱系桿拱橋結構示意

方案二造型挺拔大氣，與環境融合好；工藝成熟，施工難度較小；造價相對較低。缺點是工期較長，對鐵路影響較大；后期換索對運營鐵路存在安全風險。

方案三造型優美，與環境融合好。采用頂推法施工，需在鐵路股線之間設置臨時支墩，其施工期間對鐵路有較大影響。

通過工程造價、建設周期、橋梁造型與周圍景觀協調及對橋下京廣鐵路、客技站的影響等方面的比較，方案一可實施性更強，作為推薦方案，方案二作為備選方案，方案三不予推薦。

4 結束語

本文對長江路跨鐵路橋主橋設計提出了三種方案進行比選，最終推薦鋼-混結合梁斜拉橋方案。在方案比選過程中，筆者對各方案進行了詳細的分析和比較，以期為此類項目橋梁的方案設計提供參考。

[1] 戚志河,陳玉剛,石少華,等.張家壩州河大橋初步設計方案比選[J]. 四川建筑, 2013(8):108-110.

[2] 陳立平.甬江大橋方案設計及分析研究[D].浙江大學, 2007.

U442.5+2

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[定稿日期]2015-04-17