曲弦鋼桁加勁連續梁橋接觸網設計方案研究

王蓓

（中國鐵路設計集團有限公司，天津 300251）

1 引言

接觸網需要結合橋梁結構進行設計，以便后續工程的順利實施。而隨著高速鐵路的發展，橋梁占比越來越大，鐵路橋梁形式越來越多樣化。最常見的T 梁橋、箱梁橋已有成型的接觸網基礎預留標準，而特殊的橋梁結構形式則對接觸網設計提出了更高要求，需要通過合理的接觸網布置，實現接觸導線和附加導線的懸掛，在保證接觸網帶電體與鋼結構安全距離的同時，兼顧成本控制及景觀效果。

本文將以鄭阜客專界臨特大橋曲弦鋼桁加勁連續梁橋的接觸網設計方案為例，充分利用橋梁結構的特點，合理設置接觸懸掛和附加導線懸掛方案，在滿足安全距離要求的前提下，實現了較好的經濟性以及景觀效果。

2 工程概況

鄭阜客專界臨特大橋采用跨度為45m+75m+172m+75m+45m 的雙線曲弦鋼桁加勁連續梁橋，由預應力混凝土連續梁和加勁鋼桁組成，其中主跨跨度172m 采用曲弦鋼桁加勁。主桁采用反向再分式桁架，桁高0～14m、節間距16m，鋼架內緣距離線路中心為2.55m，橋的側面和頂面均有鋼架結構，且所有鋼架均呈斜交布置。

3 接觸網設計限制因素

具體包括以下4 個方面：

1）安全距離：接觸網帶電體對橋鋼結構要保證300mm 以上的安全距離。

2）橋梁結構限制：接觸網預留需要考慮橋梁結構受力并避開焊縫、螺栓等。

3）景觀效果：鋼桁梁橋本身結構對稱、造型新穎優美，是鐵路工程的一個亮點，如何利用這種對稱美，巧妙加入接觸網元素，是不可忽略的問題。

4）經濟性：在滿足其他要求的前提下，盡量做到節約成本。

4 設計方案研究

本橋分為邊跨和主跨2 部分，其中邊跨采用常規的連續梁，接觸網布置方式也遵循常規設計，即在梁面上立支柱。主跨部分則包含了復雜的鋼結構，要結合橋梁結構對接觸網裝配的安裝及線材懸掛形式進行研究分析，確定合理的方案。懸掛方式主要有以下幾種方式。

1）吊柱方式。即在鋼桁梁頂預留底座，通過在底座上安裝接觸網吊柱來懸掛線材。該方式優點是簡單便捷、費用較少；缺點是吊柱長度有限，不適用于梁頂太高的情況。

2）預埋件方式。在橋梁側面鋼結構上做接觸網預埋件，通過在預埋件上安裝接觸網支持裝置來懸掛線材。該方式優點是設置簡單、經濟性好；缺點是基礎預留位置考慮因素多，需要避開橋梁焊縫、螺栓等。

3）支柱方式。該方式即常規的連續梁上接觸網支柱布置方式。條件允許時，充分利用橋梁結構特點，在主跨鋼結構等距離分布的三角區域的中部設置支柱，無須在橋上做預留件，避免與橋梁結構的干擾，且達到了對稱美觀的景觀效果。

4）硬橫跨方式。即在鋼桁梁封閉空間內設置硬橫跨結構來安裝接觸網裝配和線材。該方式造價高，且視覺效果不好。在其他方式行不通時才推薦采用。

綜上所述，4 種方式各有優劣，應結合項目自身特點選擇最適合的方式。

4.1 接觸導線和承力索懸掛方式

由于本橋鋼桁梁梁高14m，不適宜采用“吊柱方式”；另外，本橋腹桿均為斜向布置，且主腹桿中部設置分布式次腹桿，桿件連接復雜難以預留基礎，不宜采用預埋件方式。因此，結合橋梁結構特點分析，優先采用第3 種方式，即“支柱方式”（見圖1）。

上文提到，橋梁節間距為16m，結合景觀性，將接觸網跨距設置為16 的倍數，另外，考慮減小導線受風影響的擺動量，因此支柱跨距采用32m。值得注意的是，考慮到錨段關節和中心錨結線索較多，維修量遠大于普通地段，故應盡量避免將其設置于鋼桁橋上，這樣可以降低安全隱患，減輕日后運營維護工作量【1】。

圖1 主跨上的支柱布置

4.2 附加導線懸掛方式

鄭阜客專為AT 供電方式，附加導線包含正饋線（簡稱AF線，絕緣懸掛）和保護線（簡稱PW 線，非絕緣懸掛）。附加導線懸掛可選擇“支柱方式”或“預埋件方式”。

由于本橋上支柱與橋側面鋼結構在順線路方向基本重合，若附加導線在支柱上懸掛，其受風擺動后易與側面鋼結構發生碰磨，不滿足安全距離要求【2】，故選擇“預埋件方式”懸掛附加導線。另考慮到安裝及運營維護、檢修方便，附加導線懸掛于鋼結構線路側。下面分別對懸掛高度的選取、預埋件的設置、接口轉換方式及安裝曲線進行研究。

4.2.1 附加導線懸掛高度的選取

附加導線懸掛高度的選取需注意以下幾點。

1）高于支柱頂端。由于附加導線懸掛于鋼結構線路側，為避免與接觸懸掛裝配發生干擾，附加導線在最大弛度時距軌面的高度應高于支柱頂端（鄭阜客專橋上支柱頂端距軌面高度約為7 234mm）。

2）避開橋門架及焊縫。鋼桁橋主跨在A1、A1′處有橋門架，A3、A3′處有橫聯，鋼架之間有焊縫（見圖2）。附加導線應注意保證與橋門架和橫聯的安全距離，預埋件應避開焊縫。

3）跨距合理、均勻。結合橋梁側面鋼架斜交布置的特點可知，預留預埋件的高度同時決定著附加導線的跨距。附加導線跨距盡可能做到小而均勻，有利于保證與鋼結構的安全距離。

綜合考慮以上因素，將AF 線懸掛高度定為8 850mm，PW線定為7 700mm。

4.2.2 鋼結構上預埋件的設置

確定了附加導線的懸掛高度，可以推導出預埋件的具體位置。

圖2 鋼桁橋主桁圖

PW 線為非絕緣懸掛形式，預埋件的設置高度與PW 線的懸掛高度一致，即7 700mm。

AF 線為絕緣懸掛且懸掛高度較高，情況復雜一些：

1）普通部位。為保證AF 線與鋼結構的安全距離，減小受風擺動量，AF 線采用V 型懸掛方式，AF 線預埋件設置高度為懸掛高度加上AF 肩架至懸掛點的距離（約800mm），即9 650mm。

2）橋門架及橫聯處。由于橋門架和橫聯的設置，降低了凈空，加寬了側面鋼結構，所以，這2 個部位是控制主跨上AF線懸掛高度的關鍵點，懸掛高度取8 650mm，AF 線采用支撐絕緣子懸掛，預埋件設置高度與AF 線懸掛高度一致，即8 650mm。

4.2.3 邊跨與主跨接口處轉換方案

邊跨橋面上，支柱的附加導線均安裝在支柱田野側，懸掛高度逐跨加高到主跨上的高度。

在進入主跨的前一顆支柱上，附加導線對向下錨，隨后進入主跨，主跨上的附加導線均轉為鋼結構線路側懸掛。

5 結語

特殊的橋梁結構形式對接觸網設計提出了更高要求，特別是鋼架結構對空間上的限制，使接觸網在安全距離、景觀效果、成本控制等方面難度均有所增加，本文以曲弦加勁鋼桁梁橋為例，對接觸網設計方案進行了研究，可得出如下結論：

1）不同的懸掛方式各有優劣，在布置接觸懸掛時，考慮錨段關節和中心錨結線索較多，維修量遠大于普通地段，故應盡量避免將其設置于鋼桁橋上，這樣可以降低安全隱患，減輕日后運營維護工作量。

2）附加導線要注意邊跨到主跨上的過渡方案，避免與鋼結構發生干擾；在進入主跨前可采用對向下錨。

3）分析特殊橋梁結構的每一處斷面，充分研究，明確接觸線和附加導線的安裝方式，靈活利用橋鋼結構進行精確布置，選擇合適的絕緣子懸掛形式等，減少安全隱患和后期維護壓力，在節約成本的同時兼顧美觀效果。

本文所研究的方案，可有效解決鋼桁橋上空間緊張，結構特殊時接觸網設置困難的問題，對相關的鐵路工程有一定的借鑒意義。