呼準鐵路大路黃河特大橋主橋橋式方案探討

鮑 潤 全

(呼準鄂鐵路有限責任公司，內蒙古 呼和浩特 010020)

1 概述

1.1 呼準鐵路概況

本線地處內蒙古自治區(qū)呼和浩特市和鄂爾多斯市境內，為國鐵Ⅰ級雙線電氣化鐵路。線路自呼和浩特樞紐引出，經呼和浩特市土默特左旗、托克托縣，在海生不浪高速公路橋下游3 km處跨越黃河后，進入鄂爾多斯市準格爾旗，經過準格爾旗大路新區(qū)，到達本線終點準格爾旗的大路西站，線路全長134.579 km。

1.2 橋址概況

呼準鐵路大路黃河特大橋位于黃河中游的寧蒙河段，橋位上下游河道基本順直，大橋北岸位于呼和浩特市托克托縣海生不拉村，主要為沖積平原，地勢平坦開闊；南岸位于鄂爾多斯市準格旗大路鎮(zhèn)小攤子村，地形起伏較大，岸坎高約50 m。橋址處河床及漫灘寬度約840 m，其中過水河槽寬約260 m，常年有水，水深1.5 m～6.0 m，水流較急，且隨季節(jié)變化明顯。設計洪峰流量為7 910 m3/s，檢算流量為9 265 m3/s。橋位處年平均氣溫7.2 ℃，最高氣溫38.4 ℃，最低氣溫-36.3 ℃，歷年最大凍土深度1.5 m，最大風速18 m/s。地層主要以粉細砂為主，地震動峰值加速度為0.15g(地震基本烈度為7度)。本橋上游建有巨河灘黃河公路大橋、海生不浪黃河公路大橋，下游建有呼準鐵路(地方鐵路)黃河特大橋。

2 橋梁總體設計

2.1 總體設計原則

大路黃河特大橋是本線的重點控制工程，設計原則如下：

1)主橋橋式方案滿足防洪防凌等黃河河道技術管理要求；2)橋梁建設充分考慮施工維護及工程造價等因素；3)技術成熟可靠。

2.2 橋梁跨度的選擇

按照黃委會《黃河河道管理范圍內建設項目技術審查標準(試行)》確定的主要控制指標要求：要求黃河寧蒙段主河槽孔跨三盛公以下不小于100 m，灘地過水孔跨不小于40 m，橋梁軸線與水流法線方向夾角小于10°，跨河建筑物凈高不小于8 m，河道通航寬度最小為60 m。即主河槽范圍DK68+500～DK69+500，100 m<橋梁跨度<200 m控制。

2.3 主橋橋式方案的選擇

為使結構經濟合理，主河槽范圍內橋式選擇的總體思路為：盡可能采用等跨結構，即技術上成熟的連續(xù)剛構方案。結合防洪防凌分析多方案比較橋位處地形情況、地質情況、施工方法、橋梁建設的難度、施工水位、冰壓力的作用、景觀效果以及地方準格旗政府新區(qū)規(guī)劃建設影響等具體特點，確定研究了3個主橋橋式方案：

橋式方案一：孔跨式樣為29-32簡支T梁+7-48 m簡支箱梁+1-(98+5×168+98) m剛構連續(xù)梁+25-48 m簡支箱梁+6-32 m簡支T梁+1-20 m簡支T梁+1-32 m簡支T梁+1-(32+48+32) m連續(xù)箱梁+29-32 m簡支T梁，全橋長4 913.82 m，其中主橋長1 037.6 m。

橋式方案二：孔跨式樣為67-32簡支T梁+31-48 m簡支箱梁+1-(100+156+100) m連續(xù)剛構+1-(116+200+200+116) m連續(xù)剛構+2-24 m簡支T梁+1-(32+48+32) m連續(xù)箱梁，全橋長4 899.34 m，其中主橋長991.6 m。

橋式方案三：孔跨式樣為61-32簡支T梁+36-48 m簡支箱梁+1-(90+5×156+90) m剛構連續(xù)箱梁+1-24 m簡支T梁+1-(32+48+32) m連續(xù)箱梁，全橋長4 898.64 m，其中主橋長961.6 m。

3 橋式方案的比較

3.1 橋式方案一

3.1.1主橋孔跨布置

本方案主橋采用(98+5×168+98) m預應力混凝土剛構連續(xù)梁，中間2個橋墩和主梁固接，兩側其余橋墩處均設置縱向活動支座，主橋全長1 037.6 m。梁體主拉應力宜由腹板索控制，不依賴豎向預應力，支點處梁高12.0 m，跨中和邊跨端部梁高6.0 m。

3.1.2主橋施工方案

施工方案采用技術上成熟的掛籃懸臂灌注法施工。本方案主橋采用大跨度剛構—連續(xù)梁，優(yōu)點是橋式簡潔美觀、剛度大、噪聲小，主跨168 m的跨度有一定的設計施工經驗，造價較低，易于養(yǎng)護維修。

3.2 橋式方案二

3.2.1主橋孔跨布置

本方案主橋由一聯(100+156+100) m連續(xù)剛構+一聯(116+200+200+116) m連續(xù)剛構組成。

(116+200+200+116) m連續(xù)剛構3個主墩和梁體固接，兩側邊墩處設置縱向活動支座。梁體采用單箱單室截面形式，三向預應力設計方案，梁體主拉應力宜由腹板索控制，不依賴豎向預應力，支點處梁高13.8 m，跨中和邊跨端部梁高7.0 m。

(100+156+100) m連續(xù)剛構2個主墩和梁體固接，兩側邊墩處設置縱向活動支座。梁體采用單箱單室截面形式，三向預應力設計方案，梁體主拉應力宜由腹板索控制，不依賴豎向預應力，支點處梁高10.8 m，跨中和邊跨端部梁高5.6 m。

3.2.2主橋施工方案

施工方案采用技術上成熟的掛籃懸臂灌注法施工。本方案主橋采用大跨度剛構—連續(xù)梁，優(yōu)點是橋式簡潔美觀、剛度大、噪聲小，易于養(yǎng)護維修，減少了大噸位支座設置。缺點是主跨200 m的跨度設計施工難度高、風險較大、工程造價較高。

3.3 橋式方案三

3.3.1主橋孔跨布置

本方案主橋為一聯(90+5×156+90) m預應力混凝土剛構連續(xù)梁，中間2個橋墩和主梁固接，兩側其余橋墩處均設置縱向活動支座。梁體采用單箱單室截面形式，三向預應力設計方案，梁體主拉應力宜由腹板索控制，不依賴豎向預應力，支點處梁高10.8 m，跨中和邊跨端部梁高5.6 m。

3.3.2主橋施工方案

施工方案采用技術上成熟的掛籃懸臂灌注法施工。本方案主橋采用大跨度剛構—連續(xù)梁，優(yōu)點是橋式簡潔美觀、剛度大、噪聲小，設計施工經驗較為成熟，造價較低，易于養(yǎng)護維修。

4 各方案綜合比較

橋式各方案的優(yōu)缺點比較見表1。

表1 橋式各方案的優(yōu)缺點比較表

5 結語

經過上述各方案的綜合分析比選，各方案孔跨布置均滿足流凌及行洪要求，鑒于該河段橋梁密度大、凌汛問題嚴重，選擇橋式方案一為最終方案，即本橋主橋橋式方案采用(98+5×168+98)m剛構連續(xù)梁方案，該方案并得到了黃河水利委員會的正式批準文件。

參考文獻：

[1] 鐵道第三勘察設計院集團有限公司.新建鐵路呼和浩特—準格爾鐵路工程初步設計[Z].

[2] TB 10002.1—2005，鐵路橋涵設計基本規(guī)范[S].

[3] TB 10002.2—2005，鐵路橋梁鋼結構設計規(guī)范[S].

[4] 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(guī)范[S].

[5] TB 10002.4—2005，鐵路橋涵混凝土和砌體結構設計規(guī)范[S].

[6] TB 10002.5—2005,鐵路橋涵地基和基礎設計規(guī)范[S].

[7] GB 50111—2006,鐵路工程抗震設計規(guī)范[S].

[8] TB 10017—99,鐵路工程水文勘測設計規(guī)范[S].

[9] TB 10005—2010,鐵路混凝土結構耐久性設計規(guī)范[S].

[10] TB 10002.2—2005,新建鐵路橋上無縫線路設計暫行規(guī)定[S].

[11] TB 10415—2003,鐵路橋涵工程施工質量驗收標準[S].