昆明樞紐普照村特大橋異性連續梁設計

劉發明，謝 華(中國中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都 610031)

昆明樞紐普照村特大橋異性連續梁設計

劉發明，謝 華
(中國中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都 610031)

隨著我國經濟的快速發展，為適應各大鐵路樞紐客貨運輸增長的需要，在鐵路樞紐擴能改造工程中，受種種因素制約，常常出現鐵路與鐵路或鐵路與公路等建筑物小角度立體交叉的情況。為了滿足小角度跨越的凈高及凈寬要求，采用一種新型鐵路異型連續梁來解決此類問題，既能最大限度地節省投資，實現小角度立體交叉的功能，也能起到較好的景觀效果。昆明樞紐的昆明東疏解南昆上行線為跨越既有南昆線而設的異型連續梁，是國內首次采用的一種新型鐵路連續梁橋，較好地解決了小角度立體交叉的問題，對今后此類設計有一定的參考價值。

鐵路；交叉；小角度；異型連續梁

1 概況

1.1 工程概況

昆明鐵路樞紐擴能改造工程的普照村南昆客車上行線特大橋位于昆明客站與昆明東站之間，靠近昆明東站，橋址區屬昆明盆地邊緣與云貴高原丘陵地貌交接地帶，地形較平緩，地面高程為1 904～1 925 m，自然橫坡小于10°。橋址位于昆明市經濟技術開發區，各種鐵路設施、道路和房屋建筑密集。本橋數次跨越昆明樞紐內的多條鐵路線及地方道路，交通方便。

1.2 橋跨方案擬定

普照村南昆客車上行線特大橋為昆明東疏解南昆上行線跨越昆石高速公路、石安一級公路、低等級地方道路、既有南昆線、貴昆公路、貴昆貨車上行線與下行線而設的一座特大橋，橋梁中心里程為YD1K793+174，孔跨式樣為2×32 m預應力混凝土簡支T梁+(48+80+48) m預應力混凝土連續梁+3×24 m預應力混凝土簡支T梁+13×32 m預應力混凝土簡支T梁+1×24 m預應力混凝土簡支T梁+(16+4×16.5+16) m鋼筋混凝土異型連續梁+13×32 m預應力混凝土簡支T梁+(6.75+2×12.25+6.75) 鋼筋混凝土框架+1×24 m預應力混凝土簡支T梁+(2×9.3 m) 鋼筋混凝土框架+1×32 m預應力混凝土簡支T梁，橋梁全長1 468.10 m。

本橋2～5號墩段采用(48+80+48) m連續梁跨越昆石高速公路，8～9號墩間采用32 m簡支梁跨越石安一級公路，17～18號墩間采用32 m簡支梁跨越地方道路，22～28號墩段采用(16+4×16.5+16) m鋼筋混凝土異型連續梁跨越既有南昆線，41～42號墩間采用6.75 m+2×12.25 m+6.75 m鋼筋混凝土框架橋跨越貴昆公路，43～44號墩間采用2×9.3 m鋼筋混凝土框架橋跨越貴昆貨車上行線與下行線。

由于橋下凈空較小，為保證既有線運營安全，鋼筋混凝土異形連續梁施工期間采用便線過渡，梁體采用滿堂支架現澆施工。

2 鋼筋混凝土異型連續梁設計

2.1 立交方式

由于本橋22～28號墩范圍為昆明東疏解南昆上行線小角度跨越既有南昆線，上下兩條鐵路線立體交叉角度約為11°，上下兩條鐵路線軌面至軌面高差約為11 m。若以部頒標準，跨度簡支梁配合門式墩跨越，或小跨度連續梁配合門式墩跨越，或大跨度連續梁一次跨越，均不能滿足結構凈高要求，需要抬高線路標高，引起跨越工程規模加大、投資增加。

根據本橋受橋下凈高和立體交叉角度控制的實際情況，而且橋梁又位于城市邊，經美觀與經濟比選后，選用一聯(16+4×16.5+16) m的鋼筋混凝土異型連續梁跨越既有南昆線，實現了受凈高控制下的小角度立體交叉跨越功能。本設計結構簡潔，施工方便，安全度高(圖1)。

由于科學課的生活化、實踐化等特點，小學生對于科學的學習興趣要遠遠高于數學、英語等學科，因此小學科學教學的效率相對也更容易把控。如果教師能夠做到上文中所涉及的“創設有效的教學情境，設計有效的提問，組織有效的合作，開展有效的練習”，那么科學課的教學效率自然會最大化。但是與此同時，教師也需要注意，切勿為了追求提高教學效率而忽略了學生科學素養的培養，只有在提高教學效率的同時，兼顧學生的科學素養培養，才能真正實現科學教學的最終目的。

圖1 異型連續梁效果圖

2.2 構造

在結構設計中，比較了將連續梁墩柱與橫梁固結和在連續梁橫梁與墩柱連接處設置支座的多種結構組合。若將連續梁墩柱與橫梁固結，可有效地改善結構內力，減小縱橫梁中跨彎矩，但會增加溫度及混凝土收縮徐變產生的結構內力；若在墩柱與橫梁連接處設置支座，則可減小溫度及混凝土收縮徐變產生的結構內力，但會增加縱橫梁中跨彎矩。經計算比較，若采用全部橫梁與墩柱固結或在全部橫梁與墩柱連接處設置支座，結構受力均不理想。因此，通過調整結構組合，結合本橋地質條件，經計算分析比較后，將連續梁中部的3個橋墩的墩柱與橫梁固結，其余墩柱設置支座，基礎采用小直徑鉆孔樁，可有效地降低結構剛度，減小地震、溫度及混凝土收縮徐變對結構內力的影響。

本設計采用縱梁和通過縱梁橫向伸出的支承懸臂梁與墩柱固結或簡支的方式實現立體交叉功能。其特征是：縱梁與橫梁固結，部分橫梁再與墩柱固結，利用橫向懸臂梁支承縱梁，轉移了支承位置，從而取消了橫梁及支座組合高度需要的空間，降低了跨越所需的橋梁結構高度(圖2)。

圖2 異型連續梁構造

縱梁采用單箱單室等截面箱梁，橫梁采用矩形實體截面。

縱梁尺寸：梁高為2.0 m，箱梁頂板寬為4.9 m，箱寬為3.0 m，頂板厚為25 cm，腹板厚為50 cm，底板厚為25 cm。

橫梁尺寸：梁高為2 m，梁寬為2.5 m。

異形連續梁橋中部24～26號3個橋墩的橫梁與墩柱固接，23、27號橋墩橫梁與22、28號橋墩處梁端設置支座。

3 結構計算

3.1 設計標準

單線鐵路，有砟軌道，中-活載，設計時速目標值為120 km/h。

3.2 主要材料

縱梁梁體、橫梁梁體、墩梁固結墩柱采用C40鋼筋混凝土，設置支座墩柱、承臺、樁基采用C30鋼筋混凝土。

3.3 計算模型

采用Midas/Civil2006梁單元建立整體模型，樁基礎采用數值樁，計算模型見圖3。

圖3 計算模型

3.4 主要計算結果

整橋橫向一階自振周期為0.716 s。

主力作用下縱梁鋼筋最大拉應力為178.81 MPa，鋼筋最大壓應力為49.79 MPa，混凝土最大壓應力為5.57 MPa，裂縫最大寬度為0.11 mm，滿足規范要求。

主力加附加力作用下縱梁鋼筋最大拉應力為197.6 MPa，鋼筋最大壓應力為56.29 MPa，混凝土最大壓應力為6.16 MPa，裂縫最大寬度為0.14 mm，滿足規范要求。

主力作用下橫梁鋼筋最大拉應力為178.96 MPa，鋼筋最大壓應力為71.88 MPa，混凝土最大壓應力為7.74 MPa，裂縫最大寬度為0.14 mm，滿足規范要求。

主力加附加力作用下橫梁鋼筋最大拉應力為213.98 MPa，鋼筋最大壓應力為85.95 MPa，混凝土最大壓應力為9.22 MPa，裂縫最大寬度為0.17 mm，滿足規范要求。

工后徐變后縱梁中跨跨中豎向位移值為9.3 mm，工后徐變后縱梁邊跨跨中豎向位移值為11.7 mm，均小于徐變容許值20 mm；列車活載作用下縱梁中跨跨中與邊跨跨中最大豎向位移值為2.5 mm，撓跨比為1/6600。

工后徐變縱梁梁端轉角為1.3×10-3rad，活載縱梁梁端轉角為3.8×10-4rad。

4 結論

昆明樞紐擴能改造工程昆明東疏解南昆上行線為跨越既有南昆線而設的六孔一聯小跨度鋼筋混凝土異型連續梁，是一種新型鐵路連續梁橋。本設計充分考慮了橋址位于城市附近的美觀需求，合理地解決了由于多種因素控制需要小角度立體交叉、橋下凈高極其控制等一系列問題，施工方便，投資省，且美觀與經濟性好。避免了由于立體交叉需要而設置較大跨度的橋梁結構或抬高線路標高采用門式墩跨越而引起線路平面和標高進行較大改動，出現較多既有設備改建或廢棄、征地拆遷大幅度增加的情況，對今后此類設計有一定的參考價值。

[1] 中鐵二院工程集團有限責任公司.普照村南昆上行線特大橋設計圖[R].

[2] TB 10002.1-2005 鐵路橋涵設計基本規范[S].

[3] TB 10002.3-2005 鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范[S].

劉發明(1964～)，男，大學，高級工程師。

U442.5+3

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[定稿日期]2016-07-04