農谷路上跨南同蒲鐵路立交橋設計

李帥

摘 要：南同蒲鐵路大橋主橋采用（83+80）m預應力混凝土單T鋼構連續(xù)梁橋，橋面寬24.5m。為減少施工期間鐵路的運營安全并盡量減少對鐵路的干擾[1]，該橋采用轉體法施工（轉體重量1.5萬t，轉體角度為49.27°）。該橋采用單箱三室截面，矩形實體墩，鉆孔灌注樁基礎，轉體系統由轉體下盤、球鉸、上轉盤、轉動牽引系統組成。對主梁整體結構、橫梁橫向靜力、橋面板橫向靜力、轉體系統分別進行計算，結果表明該橋的各項指標均滿足規(guī)范要求。

關鍵詞：單T鋼構；上跨既有鐵路；轉體施工

中圖分類號：U448.17 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）20-0096-03

Abstract： The main bridge of Nantongpu Railway Bridge is composed of （83+80） m prestressed concrete single T rigid frame continuous beam bridge with a width of 24.5m. In order to reduce the safety of railway operation during construction and reduce the interference to railway as far as possible， the bridge is constructed by rotation method （the weight of rotation is 15，000 t， the angle of rotation is 49.27°）. The bridge is composed of a single box with three sections， rectangular solid piers， bored pile foundation， and the rotary system is composed of the rotary footwall， the ball hinge， the upper rotary disc and the rotary traction system. The whole structure of the main beam， the transverse static force of the crossbeam， the transverse static force of the deck plate and the rotating system are calculated respectively. The results show that all the indexes of the bridge meet the requirements of the code.

Keywords： single T rigid frame； upper span existing railway； rotary construction

1 工程概況

新建農谷路項目在太谷縣城區(qū)西部區(qū)域，南同蒲鐵路大橋是農谷路項目的關鍵工程，采用（83+80）m預應力混凝土單T剛構橋跨越108國道及南同蒲鐵路。

2 主要技術標準[2]

道路標準：城市主干路；橋梁寬度：24.5m；設計行車速度：60km/h；橋面橫坡：2%；設計荷載：汽車荷載，城-A級，跨鐵路主橋活載提高30%；抗震設計標準：地震動峰值加速度0.15g，特征周期0.40s，相當于地震基本烈度Ⅷ度區(qū)；橋下凈空：既有南同蒲鐵路凈高≥7.96m，既有108國道≥5m；橋梁結構設計基準期：100年；橋梁結構設計使用年限：100年。

3 方案設計

平面設計：道路平面線形采用道路中心線走向，主線橋位于直線上，道路主線通過橋梁跨越108國道和南同蒲鐵路。108國道及南同蒲鐵路上跨橋采用“斜交正做”，橋軸線與南同蒲鐵路和G108的交叉角度分別為49.27°和51.98°。

縱斷設計：縱斷面設計主要考慮南同蒲鐵路凈空、運營安全距離和構筑物的后期沉降等因素，立交凈空不小于8.3m，縱坡采用0.5%，并在變坡點處設置相應的豎曲線。

橫斷面設計：主橋標準斷面寬度為24.5m，斷面布置為：0.5m（護欄）+1m（檢修平臺）+（3.5×2+3.0）m（機動車道）+0.75m（中央分割帶）+0.75m（中央分割帶）+（3.5×2+3.0）m（機動車道）+1m（檢修平臺）+0.5m（護欄）=24.5m。橫斷面布置見圖3。

與鐵路相對位置關系：12號墩下承臺邊緣距既有南同蒲上行線中心最小距離21.71m，12號墩墩身邊緣距既有南同蒲上行線中心最小距離28.20m。12號墩基坑防護樁冠梁邊緣距既有南同蒲上行線中心最小距離19.55m。13號橋墩承臺邊緣距既有南同蒲下行線中心最小距離14.44m，13號墩墩身距既有南同蒲下行線中心16.76m。

4 結構設計

4.1 主梁設計

主梁采用變高度單箱三室斜腹板混凝土箱梁，剛構墩頂部梁高6.6m，梁端部梁高2.8m，梁底線形按圓曲線變化，圓曲線半徑R=475.6m，兩端等高段梁長分別為17.92m和14.92m。箱梁頂板寬24.5m，底板寬15.17～16.69m，兩側懸臂板長3.5m。箱梁頂板厚0.3m，中墩頂和邊支點處頂板厚度增至0.6m；底板厚度為0.3～0.9m，墩梁固結處局部加厚；腹板厚度為0.45～0.85m，邊支點處局部加厚到0.75m，T形墩與主梁相交處局部加厚到1.05m。T形墩頂部對應主梁設置橫梁，厚為3m，邊支點處端橫梁厚為1.5m，中橫梁及端橫梁均設過人洞，供檢查人員進入。

全橋共劃分為19個梁段，0號梁段長14m，1號梁段長8m，2～7號梁段長10m，邊跨現澆段為9號梁段，兩端長度分別為4.92m和7.92m，8號梁段為合龍段，長2m。

梁體采用縱、橫向雙向預應力體系。縱向預應力鋼束采用頂、腹、底板布束方式布置，底板束采用15-？準s15.2鋼絞線，頂板束、腹板束采用21-？準s15.2鋼絞線，對應采用M15-15、M15-21錨具，兩端張拉。端橫梁采用19-？準s15.2鋼絞線，M15-19錨具，兩端張拉。中橫梁橫向預應力采用3-？準s15.2鋼絞線，BM15-3和BM15-3P型錨具，單端交替張拉。

4.2 下部結構設計

T形墩為鋼筋混凝矩形實體結構，上下固結，墩高5m，橫橋向為倒梯形截面，寬度由墩頂15.09m漸變至墩底部13.17m，順橋向厚3m。主橋采用臺階式承臺，由上、下兩層組成，上承臺同時也是主墩墩座，底部為矩形，順橋向13m，橫橋向寬17m，高3m；下承臺為六邊形，長邊長29.1m，短邊長21.5m，高4m。主墩采用36根直徑為1.5m的鉆孔灌注樁，摩擦樁，樁間距為3.8m，樁長66m。

4.3 轉體系統設計

轉體結構由轉體下盤、球鉸、上轉盤、轉動牽引系統組成。

4.3.1 轉體下盤

轉體下盤為支撐轉體結構全部重量的基礎，轉體完成后與上轉盤共同形成橋梁基礎。下轉盤上設置轉動系統的下球鉸、保險撐腳環(huán)形滑道及轉體拽拉千斤頂反力座等。

4.3.2 球鉸

下球鉸混凝土灌注完成后，將轉動中心軸？準270mm鋼棒放入下轉盤預埋套筒中。然后進行下球鉸聚四氟乙烯滑動片和上球鉸的安裝。每個球鉸由930塊？準6cm處于高壓應力狀態(tài)的聚四氟乙烯片組成，其計算壓應力為79.9MPa，小于抗壓設計強度100MPa。

4.3.3 轉體上盤

轉體時，上盤撐腳可以支撐轉體結構平穩(wěn)，8個保險腿對稱分布于縱軸線的兩側。在撐腳的下方設有1.3m寬的滑道，滑道半徑為4.5m，轉體時保險撐腳可在滑道內滑動，以保持轉體結構平穩(wěn)。轉體上盤在整個轉體過程中形成一個多向立體的受力狀態(tài)，上盤矩形截面尺寸12m×15m，高2.2m；轉臺直徑為11m，高0.8m。

4.3.4 牽引系統

牽引系統由千斤頂、液壓泵和主控臺構成。在直徑11m的轉臺圓周上纏繞錨固預應力鋼絞線，使轉動體系轉動。

5 結構分析計算

5.1 主梁靜力計算

采用有限元軟件midas civil 2015軟件對主梁結構進行分析計算。模型按照施工流程模擬支架現澆、拆除支架、邊跨合龍、橋面鋪裝、運營等各個階段。按照規(guī)范[3～5]要求，對結構自重、二期恒載、活載、溫度荷載、整體溫差、基礎沉降等進行組合計算，結果表明，主梁整體各項指標均滿足規(guī)范要求。

5.2 橫梁、橋面板橫向受力計算

采用有限元軟件midas civil 2015軟件建模進行分析計算。在計算橫梁時，利用主梁整體計算所得出的支點反力換算成均布荷載添加在橫梁上，活載按照車道布置情況等效為橫向車輪荷載，再與其它荷載進行組合計算；計算橋面板時，截取單位長度梁段進行橫向框架分析。計算結果表明，橫梁、橋面板橫向受力均滿足規(guī)范要求。

6 結束語

預應力混凝土單T鋼構連續(xù)梁橋造型優(yōu)美、跨越能力強，轉體施工有效降低了對既有鐵路運營的干擾。針對南同蒲鐵路大橋主橋上部結構、下部結構、轉體系統分別進行了合理的設計和計算。通過本橋的設計應用，為今后該類結構的設計提供了有益的經驗。

參考文獻：

[1]張聯燕，程懋方，譚邦明，等.橋梁轉體施工[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2]中鐵第一勘察設計院集團有限公司.南同蒲鐵路大橋施工圖設計[Z].西安：2018.

[3]CJJ 11-2011.城市橋梁設計規(guī)范[S].

[4]JTG D60-2004.公路橋涵設計通用規(guī)范[S].

[5]JTG D62-2004.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范[S].

[6]秦嘯.公鐵立交橋施工處理措施的優(yōu)化方案探討[J].科技創(chuàng)新與應用，2016（04）：240.