合肥南站高架橋梁的設計與施工

韓國慶 施忠原

(1.中鐵二院工程集團有限責任公司， 成都 610031；2.中鐵十一局集團第四工程有限公司， 武漢 430074)

合肥南站高架橋梁的設計與施工

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(1.中鐵二院工程集團有限責任公司， 成都 610031；2.中鐵十一局集團第四工程有限公司， 武漢 430074)

合肥南站是國家級綜合交通樞紐、特大型綜合交通樞紐之一。高架橋作為合肥南站站房的一部分，位于站房東西兩側，集市政公路、鐵路及出租車、公交車通道于一體。上層落客平臺梁部為多跨連續梁，單箱六室等高度截面，順接市政匝道橋；下層鐵路T構梁部為魚腹型截面，與鐵路正線相接，墩身、基礎共用。鐵路T構采用滿堂支架施工，落客平臺梁部采用鋼管柱+貝雷梁和碗扣支架兩種支架系統作為現澆梁支撐腳手架。文章著重對落客平臺連續梁梁部施工時，考慮支架體系對T構梁的作用進行受力分析，并進行T構梁的變形測量，最后根據受力分析和監測值對T構梁進行綜合評估，發現其各項指標能夠滿足要求。證明本工程設計和施工均較好地滿足使用功能，并能解決站房及其他相關構筑物的建設需求。

合肥南站； 高架橋； 橋梁設計； 支架施工

1 工程概況

合肥南站位于合肥市包河區徽州大道東側，毗鄰京臺高速公路，是合肥鐵路樞紐南環線和京福高速鐵路上的新建大型站房。合肥南站站房為全高架支撐上懸結構，總建筑面積近10萬m2，預計最高聚集人數高達9 000人。合肥南站主要連接滬漢蓉客運專線、商杭客運專線、京福高速鐵路和合安城際鐵路，以鐵路客運為中心，是集城市軌道交通、中短途公路交通、市區公共交通、出租車、擺渡車及社會車輛等多種交通方式于一體的綜合交通樞紐，是華東地區重要的交通運輸綜合體，也是國家級的綜合交通樞紐之一。合肥南站已于2014年11月12日建成運營。

合肥南站范圍內高架橋共2座，分別位于站房東、西兩側，南北向橫跨京福場、滬漢蓉場26股道，其中E-G軸、M-P軸為京福、滬漢蓉正線，在南北側B軸、3/S軸與市政匝道對接。送客高架橋建筑面積近18 800 m2，其樁基礎、承臺部分與T構鐵路橋的樁基礎、承臺共用。送客高架的墩柱位于鐵路橋軌道T梁上，墩身采用鋼筋混凝土矩形墩，基礎采用鉆孔灌注樁，按照摩擦樁設計。

2 高架橋梁結構設計

2.1 梁部設計

高架橋梁部分上下2層，上層為接落客平臺，為市政城市道路橋梁，順接市政匝道橋梁，其主要技術指標：

(1)設計荷載：公路—Ⅰ級；

(2)橋梁標準寬度：33.5 m；

(3)道路等級：城市道路；

(4)抗震設防類別：B類，重點設防；設防措施等級：8度；

(5)設計基準期：100年；

(6)設計安全等級：Ⅰ級。

梁部采用現澆預應力混凝土箱梁，構造為四聯多跨連續剛構橋，自南到北跨度依次為：(20.55+21+21.55)m+(11.5+21.25+2×21)m+(21+21.25+11.5)m+(21.25+2×21+25.5)m，采用單箱六室等高度截面，橫向設1.5%的人字坡，箱梁梁高1.5～1.75 m，橋面標準寬33.5 m，頂板、底板厚度均為25 cm，腹板厚度采用45(50)～65(70)cm。連續梁在中墩和伸縮縫處分別設置中橫梁、端橫梁。中橫梁寬2.5 m，端橫梁寬1.52 m，如圖1所示。

圖1 接落客平臺梁部構造圖(cm)

高架橋的下層梁部為鐵路橋，為鋼筋混凝土T構橋，主要技術指標：

(1)站場情況：2場12臺(合福場、滬漢蓉場)。

(2)線路資料：4條正線18條到發線，正線線間距4.6 m、5.0 m；到發線線間距6.0 m；到發線到正線線間距6.5 m。

(3)線路縱坡：平坡；軌面標高：33.88 m(黃海高程)。

(4)設計荷載：ZK活載。

(5)軌道結構形式：合福正線及兩側到發線采用無砟軌道，正線采用CRTS Ⅱ型軌道結構，兩側到發線采用CRTSⅠ型雙塊式結構。其余全部為有砟軌道。

(6)設計使用年限：正常條件下結構設計使用年限為100年。

(7)環境類別：碳化環境作用等級為：T1、T2；氯鹽環境作用等級為：L1；化學侵蝕作用等級為：H1～H2。

T構橋跨度布置為：(15.8+15.9)m，梁體呈魚腹型，梁寬13.4 m，梁高1.6 m，梁體采用C40混凝土，鋼筋采用HRB335鋼筋。T構橋墩處，橋墩往上伸出，作為送客高架橋的橋墩。T構的兩端各設置縱向活動支座4個，共計8個。小里程端支座中心線距梁端75 cm，大里程端支座中心線距兩端100 cm，T構梁總長33.45 m，如圖2所示。

圖2 鐵路T構梁部構造圖(cm)

2.2 墩柱設計

高架橋梁的上層梁部為三孔一聯或四孔一聯的連續剛構橋，梁部與橋墩柱的采用如圖3所示。橋墩采用矩形實體墩，墩身不放坡。墩梁固結處，在墩頂設30 cm×30 cm的梗腋，以利受力；考慮兩梁相接處支座設置的需要，將交接墩頂做大成“禾”形墩。B軸、3/S軸處墩柱與基本站臺相連接。

圖3 接落客平臺梁墩力學簡圖

高架橋梁的下層為T構，T構的橋墩(固定墩、活動墩)構造如圖4、圖5所示。橋墩橫向側壁開槽，敷設φ110 mm排水管，墩內設φ160 mm排水管，與落客平臺的墩內排水管相連通?；顒佣张c6軸、23軸的T構共用，緊鄰雨棚側的活動墩頂，除設有T構橋的支承墊石外，還設有雨棚柱及其柱腳。

圖4 T構橋墩根部構造圖(cm)

圖5 T構橋墩支座處構造圖(cm)

2.3 基礎設計

高架橋上下2層，共用橋墩、基礎。T構中墩和基礎承受來自接落客平臺和T構鐵路橋的雙重荷載，受力復雜。T構活動墩及其基礎承擔著來自相鄰T構梁、北站房、主體站房、南站房、雨棚柱、基本站臺、市政匝道橋等的荷載，受力極其復雜。以T軸交7軸、9軸為例，列出各墩柱的相對關系，如圖6所示。

圖6 橋墩平面局部布置圖(cm)

橋址區地質多黏土(膨脹土)、全風化粉砂巖(W4)、強風化粉砂巖(W3)。W3巖質一般較軟，層厚10～55 m，地基基本承載力fak=280 kPa。作為樁尖持力層，按摩擦樁設計，樁徑1.0 m，樁長L均不小于40 m。

3 施工方案的確定

高架橋的T構鐵路橋墩及基礎施工完畢后，T構梁部采用滿堂支架法施工，待魚腹實體梁部施工完畢后，進行接送客平臺的墩柱施工。預應力空心箱梁多室、梁寬、截面大，是高架橋施工的關鍵。高架橋混凝土分2次澆筑，第1次澆筑至腹板上倒角位置，第2次澆筑頂板。如圖7所示。

圖7 高架橋墩柱施工

為滿足合肥南站總體施組要求、滿足滬漢蓉正線鋪軌要求，對接送客高架橋的施工方案進行優化。送客高架現澆箱梁E-G軸，M-P軸及兩軌道梁之間采用鋼管柱+貝雷梁支架，高架橋兩側基本站臺位置采用碗扣支架。

3.1 鋼管柱+貝雷梁支架方案

貝雷梁支架下方鋼管柱采用螺旋焊管，底部設置鋼板，分別位于軌道梁擋碴墻內側。正線橋通道上管柱底部設混凝土防撞條形基礎，基礎鋼筋網片，頂面預埋鋼板，并在兩端吊耳以便于使用完后移動。鋼管柱底部采用角板焊接在條形基礎上，其余橋面上設混凝土普通條形基礎，鋼板管柱底部采用法蘭鋼板與條形基礎錨固。相鄰管柱之間采用槽鋼和工字鋼連成為一個整體。鋼管柱頂設置槽口，上部設2根工字鋼橫梁，貝雷梁布設在工字鋼上，橫向共設置16組，為單層雙排結構，底板范圍內共計14組，兩側翼板范圍共計2組。貝雷梁上橫橋向鋪設工字鋼，工字鋼與上層方木交叉點設3～8 cm高木楔，用以調整底模標高。上部縱向布設1層方木，方木上方鋪設竹膠板作底模。如圖8所示。

圖8 鋼管柱+貝雷梁支架施工

高架橋貝雷梁支架先搭設第二、三聯，第三聯預應力張拉壓漿完成后，卸落鋼管柱頂部砂盒和底模木楔，拆除底模方木和工字鋼。解除最外側貝雷梁橫聯鋼管及底部工字鋼固定槽鋼，貝雷梁底安裝輥軸，逐孔牽引貝雷梁移至第四聯就位。第二聯貝雷梁采用同樣方法移至第一聯。同步進行第一、四聯梁部的施工。

3.2 碗扣支架方案

在高架橋兩側基本站臺位置，即第一聯和第四聯，在基本站臺板施工完成后進行梁部施工，站臺板底部支架不拆除。站臺板下支架搭設前對原地面1.5 m深度范圍內土層進行動力觸探試驗檢測，確保地基承載力[σ]不小于120 kPa,如不能滿足應繼續挖深換填處理。南北兩側邊跨支架采用碗扣式支架搭設在基本站臺梁板上，橫橋向寬度33.6 m，縱橋向單跨長度南側25.8 m，北側30 m，鋼管支架總高度為7.9 m。站臺板支架搭設步距為(0.6×0.6×1.2)m，橫梁位置加密為0.3 m。碗扣式鋼管支架底部設底托，頂部設頂托，頂托上橫向布設工字鋼橫梁，再鋪設縱向方木，上面鋪設1.8 cm厚竹膠板作底模。在搭設滿堂支架后，用普通鋼管搭設縱、橫向剪力撐。剪力撐對稱設置，剪力撐縱、橫向均間距4.8 m設置1道，如圖9所示。

圖9 碗扣支架施工

3.3 支架施工檢算

貝雷梁最大跨為(12+9)m，選取中橫梁下截面對貝雷梁支架進行檢算。經檢算滿足設計要求，符合規范要求。

4 T構梁受力分析及監測

由于落客平臺梁部施工時的支架均搭設在T構鐵路橋上，前述施工方案對T構橋的受力、變形至關重要，直接決定施工方案是否可行。建立了T構鐵路橋的有限元模型，模擬施工荷載，對T構橋的安全性能進行考察，經評估前述施工方案可行。箱梁現澆施工時，在T構梁部設置測點，進行量測，發現其沉落量在規范控制范圍之內。

4.1 T構梁受力檢算

4.1.1 縱向鋼筋檢算

采用有限元分析及輔助計算程序，得到T構橋跨中、根部兩截面的鋼筋、混凝土應力和裂縫計算結果，如表1所示。

表1 T構縱向配筋計算結果

4.1.2 橫向鋼筋檢算

截取T構橋橫橋向3.5 m范圍內的一段梁元，在其上施加荷載，得到最不利截面處的彎矩值 2 500.8 kN·m。最不利范圍內，橫向鋼筋直徑為25 mm，鋼筋間距15 cm，換算為有效鋼筋23根。得到橫向計算的鋼筋、混凝土應力和裂縫的計算結果，如表2所示。

表2 T構橫向配筋計算結果

4.1.3 支座反力檢算

鐵路T構梁每端設置活動支座4個，支座型號為：LQZ(E)-Ⅱ-3000ZX-100，從計算模型中提取本T構梁的支反力，如表3所示。

表3 T構支座反力值

由此，支座處反力檢算結果滿足要求。

4.2 T構梁受力監測

在T構梁部設置測點，并進行預壓。支架預壓采用砂袋加重進行加載，預壓加載按照預壓總荷載的30%、60%、90%、120%分4次加載，并在加載至120%時靜置24 h，共對支架及基礎進行6次沉落量測量，支架預壓荷載全部加載完畢后，最后2次沉落量觀測平均值之差均不大于2 mm時，終止預壓卸除預壓荷載，滿足要求。

5 結束語

高速鐵路站房房交通運輸樞紐的功能需求決定了高架橋的設計和施工有別于常規的高架橋。從使用功能上講，上層汽車、中層火車、下層出租和公交車通道，是一個立體交通運輸綜合體。合肥南站高架橋自建成運營以來，系統運行良好，與合肥南站一道成為合肥的地標性建筑。從某種意義上講，合肥南站的建設具有一定的標桿意義，為大型鐵路站房尤其是高速鐵路站房樞紐提供了有益參考。

從設計與施工角度看，高架橋的全過程建設應更注重與站房、承軌層、市政匝道橋、站臺、地鐵等相關構筑物的協調與配合。

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Design and Construction of Viaduct Bridge for Hefei South Railway Station

HAN Guoqing1，SHI Zhongyuan2

(1.China Railway Eryuan Engineering Group Co.Ltd，Chengdu 610031，China；2.China Railway 11th Bureau Group No.4 Engineering Group Co.Ltd，Wuhan 430074，China)

Hefei South railway station is a national-level transportation hub，one of the largest integrated transportion hubs. As a part of the Hefei South railway station，the viaduct is located in the east and west sides of the station building, integrated with municipal highway, railway, taxi lane and bus lane. The upper beam is multi-span continuous beam with single-box and multi-cell section, connecting municipal ramp bridge; the lower beam is T Shape beam with fish bellied type section. It connects with the main line with shared pier body and foundation. The railway bridges were built by full support, the continuous beams were built with steel column & bailey beam and bowl type coupler supporting systems as cast-in-situ beam supporting scaffold. When the upper continuous beam is under construction，force analyses are taken on the effect on the T shape beam from support system, and the deformation of the T beam is evaluated. Finally the comprehensive evaluation is taken for the T shape beam according to force analysis and monitoring value, it is found out that every index can meet the requirement. It is proved that the design and construction can satisfy the using function and address the construction needs of station building and other related buildingss.

Hefei South railway station； viaduct bridge； bridge design； support construction

2015-08-18

韓國慶(1982-)，男，工程師。

1674—8247(2016)01—0069—05

U448.28

A