重載鐵路橋梁設計的幾點思考

[摘要]以準東鐵路托周段增建第二線為例，簡要介紹重載鐵路特點：結合準東鐵路重載鐵路橋梁設計，從活載標準的選擇、橋、橋型方案的確定、常用跨度簡支梁的選型、特殊跨度橋梁設計、橋墩設計等方面闡述重載鐵路橋梁設計思路。同時對高橋橋型選擇進行綜合分析，橋墩設計應結合合理剛度選擇施工、景觀等因素綜合確定。最后對準東鐵路周家灣至虎石段橋梁設計進行反思和總結。

[關鍵詞]重載鐵路；橋梁設計；技術標準；活載標準；橋式；橋型

重載鐵路運輸因其運能大、效率高、運輸成本低等優點已成為許多國家鐵路貨運發展的方向。隨著煤運通道等貨運專線的建設，鐵路重載貨車的研制成功，為緩解鐵路運力緊張局面，起到了至關重要的作用。

1、重載鐵路技術特點

重載鐵路技術標準具有以下主要特點：重載列車牽引質量至少8000t；軸重到達或超過27t：在長度至少為150km的線路區段上運量至少達到4000萬t。由于列車軸重的提高，相應加大了作用茌軌道、橋梁及路基等結構上的荷載，橋梁承載能力等需要根據重載標準設計。線路經過區地貌屬高原臺地、丘陵溝壑。沿線沖溝發育，溝谷深切。線路大多走行在溝谷岸坡上，橫穿鞍部分水嶺時多以隧道形式通過。沖溝底部及山梁頂部大多基巖出露。準東鐵路托周段增建第二線線路全長59.851km，正線鋪軌長度為59.017km。全線共有大、中橋46座，總長為15714.50m。其中：特大橋8349.83m/6座，大橋6769.50m/33座，中橋595.17m/7座，最長的橋為納林川特大橋，長3272.98m。大、中橋長度占正線長度的26.26%。

2、活載標準研究現狀

鐵路活載標準是鐵路技術政策的體現，不僅關系到橋梁和線路的技術發展，還影響到機車車輛指標、列車質量、密度和速度等運輸因素，目前國外鐵路活載標準均較高，軸重一般在30-35t，部分軸重達到40t。國內大秦鐵路開行25t軸重列車，山西中南部鐵路則采用30t軸重。2006年鐵道部科技司印發了“鐵路橋梁活載標準研究科研成果中-活載（2005）設計活載圖式，明確貨運專線采用ZH活載。2010年，原鐵道部針對車輛發展趨勢，結合重載鐵路運輸實踐，開展研究工作。研究認為（2005）ZH活載存在中小跨度橋涵儲備偏低的現象，建議將特種活載25t集中力修訂為28t，稱為（2010）ZH活載。

3、準東鐵路運輸特點

準東東鐵路是一條運煤專線，東與大準鐵路接通并與呼準鐵路相接，西與東烏鐵路接通，通過東烏線與包神鐵路相連，隨著準東二期的建成，在內蒙與山西境內形成平行與京蘭通道的又一東西向通路。準東鐵路周家灣至虎石段增二線建成后，將極大的增強煤運通道的運輸能力，隨著呼準二線的建成，鄂爾多斯市煤炭外運大能力通道基本形成，對增強蒙西煤炭路網外運能力有重要的作用，并可提高該地區煤炭運輸的機動性和靈活性。

4、梁型選擇

4.1常用跨度梁重載鐵路橋梁主要以簡支梁為主，而40m以下跨度的常用跨度橋梁占橋梁的比例一般都很高。合理地選擇常用跨度橋梁的結構形式、跨度，對橋梁景觀、工程投資均有很大影響。結合本線煤炭運輸為主、兼顧客運的運輸模式，橋梁荷載大、動力性能要求不高的特點，其橋面布置形式和其他I級鐵路的橋面布置形式保持一致。這樣在梁部施工中可方便運輸、吊裝以及架設，并且相關的機械設備和施工工藝也相對成熟。結合經濟、戰備、施工方便等因素，雙線有砟軌道簡支梁梁型選用4片簡支T梁。根據速度目標值及設計活載，目前編制了鐵路簡支T梁通橋2101、2201、晉中南橋2103，但均需優化。本線設計活載與晉中南橋一致，通橋2201由于適用于客貨共線鐵路，梁部剛度較大，也能滿足設計要求。綜合比較，通橋2201由于梁高較高，橋面板較厚，混凝土數量雖大于晉中南橋2103，但混凝土強度等級比晉中南橋2103低，且鋼筋及預應力鋼絞線數量均較小，綜合造價優于晉中南橋2103，因此本線決定在通橋2201基礎上進行優化設計。橋跨考慮經濟、施工及景觀因素，橋梁孔跨布置一般以32m簡支梁等跨布置，24m簡支梁僅用于調跨的原則。

4.2特殊跨度橋梁當采用常規跨度簡支梁受線路高程控制或斜交跨越一般道路、溝渠且不宜改移時，考慮采用小跨度連續剛構、框架等結構形式。跨越鐵路、高等級公路等特殊工點的橋跨結構形式，結合工點的實際情況，一般采用預應力混凝土簡支箱梁、連續梁、T構，鋼桁梁、拱橋、斜拉橋等結構形式。考慮重載鐵路荷載大、運輸密度高，特殊結構需加強強度及疲勞等相關技術指標的檢算，并采用切實可行的施工方法。重載鐵路由于其自身選線特點，高墩、大跨是重載鐵路不可避免的橋梁結構形式，如何確定山區高橋的結構類型及跨度是重載鐵路的一個重要課題，有必要作歸納和總結，以期對日后重載鐵路橋梁工程建設有所借鑒。有研究表明，一般簡支梁（主跨32m），當墩高達到70m以上，由于高墩的費用急劇增加，且高墩施工難度大，工程投資較大跨度連續梁或連續剛構高。結合高墩施工難度大、建設工期長，對防洪、環保影響大等因素，一般墩高達到70m以上，優先選擇大跨橋梁結構。

5、我國重載貨運專線鐵路發展建議

5.1活載標準選用宜結合疏運特點，并考慮發展儲備系數和影響效應安全儲備。

5.2線路選線避免穿越地形變化劇烈的山區，無法避免時，宜采用大跨結構跨越，施工采用懸灌、頂推等方法施工，避免高支架現澆施工，梁部及軌道設計時考慮相鄰橋墩溫度效應對不同高度橋墩高程變化的影響。

5.3并行既有建筑物跨越通航河流時，線間距除滿足防洪及通航安全論證要求外，尚應滿足相關行業安全條例要求。

5.4因功能需要需采用大跨結構時，應優先選擇抗疲勞性強、耐久性好的上承式混凝土結構。

5.5橋墩設計時，橋墩尺寸宜結合經濟、施工條件、地質資料、景觀效果及基礎剛度綜合確定。

結語：

我國重載貨運專線鐵路發展實踐僅有10余年歷史，到現在尚無重載鐵路設計規范頒布，以上的觀點意見希望對重載鐵路有幫助。