里程較短鐵路專用線簡支梁設計方案的技術及經濟分析

程 戈

中鐵工程設計咨詢集團有限公司太原設計院，山西 太原 030013

隨著國家發改委發布《關于加快推進鐵路專用線建設的指導意見》以及地方關于“藍天保衛戰”“公轉鐵”等一系列文件的出臺，鐵路專用線建設項目日益增多，專用線在跨越起伏地帶時常采用鐵路定型圖中標準孔跨T梁的設計形式，施工方法多為預制架設法或價購梁架設法。線路里程較短的鐵路專用線中涉及的簡支T梁數量較少，若采用預制T梁架設設計方案，則會出現制存梁場建設費用攤銷過大，而無法實施的問題；若采用價購T梁架設設計方案，則會因數量較少、超限遠距離運輸，而出現無法運抵現場的問題。存在上述問題時可以采用非標準簡支箱梁現澆的設計方案，施工方法多為支架現澆法或移動模架現澆法。文章著重分析了簡支T梁、簡支箱梁結構形式下不同設計方案的技術及經濟指標，提出了不同條件下適宜里程較短專用線橋梁工程的簡支梁設計方案。

1 簡支T梁架設設計方案技術及經濟分析

山西呂梁北煤炭某專用線工程線路正線全長4.844km，接軌于呂臨支線呂梁北站呂梁端咽喉西側。全線設計橋梁共4座，總長度為451.98延米，其中單線橋梁共3座，總長339.44單延米；雙線橋梁共1座，總長112.54雙延米，橋梁分布表如表1所示。

表1 橋梁分布表

按照鐵路橋梁一般設計，簡支梁采用定型圖標準孔跨T梁，需架設15孔即30片T梁?？紤]采用簡支預制T梁架設設計方案或簡支價購T梁架設設計方案施工。

1.1 簡支T梁架設設計方案技術分析

對于簡支價購T梁架設設計方案，預制T梁均由距項目最近的太原市向陽店梁場供應，運輸可以采用鐵路運輸和公路運輸兩種方案。如果采用鐵路運輸需經太原北站、太原樞紐、太中銀線和呂臨支線至呂梁北站運入該專用線工程。但是由于預制T梁數量太少、呂臨支線全線不允許運載超限貨物且沿途沒有合適的可裝卸T梁車站可以中途轉運，只能采用公路運輸至現場存梁場，公路運輸全程220km。結合以上結論，兩種簡支T梁設計方案技術分析對比結果如表2所示。

表2 簡支T梁架設設計方案技術分析對比表

1.2 簡支預制T梁架設設計方案經濟分析

簡支預制T梁架設設計方案中每單線孔T梁的費用主要包括T梁預制費和建設梁場攤銷費。其中，32mT梁預制費為23萬/單線孔，24mT梁預制費為16萬/單線孔，而一處具有5個制梁臺座和30個存梁臺座的小型T梁制存梁場，建場費用經測算為719.82萬元。由上可知，若該項目采用簡支預制T梁架設設計方案，則1孔T梁費用為（2314+161+719.82）÷15=70.52萬元/孔。

1.3 簡支價購T梁架設設計方案經濟分析

簡支價購T梁架設設計方案中1孔T梁的費用主要包括T梁出廠費、運抵現場的運雜費、存梁場攤銷費。其中，32mT梁出廠含稅價約為36萬/單線孔，24mT梁出廠含稅價約為28.5萬/單線孔。公路運輸距離為220km，運雜費率為1.5元/（t·km），裝卸單價為8.4元/（t·次），保管費率為1.1%，則每噸混凝土T梁的運價為（2201.5+8.4）1.011=342.12元/t。每孔32mT梁重量為268t，每孔24m T梁重量為190t，則每孔T梁運雜費計算如下：24m T梁為190t342.12元/t=6.5萬元；32mT梁為268t342.12元/t=9.16萬元。同時，還需設置一處具有30個存梁臺座的小型T梁存梁場，建場費用經測算為179萬元。由上可知，若該項目采用簡支價購T梁架設設計方案，則1孔T梁費用為[（36+9.16）14+（28.5+6.5）1+179]÷15=56.42萬元/孔。

1.4 分析結果

（1）技術分析結果。結合上面的分析，按如下權重比例對上面的兩種設計方案進行評估分析，評估系列表和評估結果如表3、表4所示。

表3 簡支T梁架設設計方案評估系列表

表4 簡支T梁架設設計方案評估結果

根據表3、表4可知，該項目采用簡支預制T梁架設設計方案較為適合。

（2）經濟分析結果。由以上分析結果可知，該項目簡支價購T梁架設設計方案較簡支預制T梁架設設計方案每孔減少14.10萬元，在經濟性方面有優勢。一般專用線鐵路項目中，當橋梁孔數較多時若采用預制T梁架設設計方案，為與架梁速率匹配，最少需設置一處具有12個制梁臺座和96個存梁臺座的中型制梁場，建場費用約為1200萬元。若采用價購T梁架設設計方案，運輸距離按照100km費用為4.3萬元/孔，并設置一處具有40個雙層存梁臺座存梁場，建場費用約為300萬元。綜合以上數據，可以列恒等式計算得出兩種方案的臨界孔數，設需橋梁工程的單線孔數量為x，則有

解得x=52孔，即需要104片T梁。根據以上結果，該項目采用簡支價購T梁架設設計方案較為合適。

（3）綜合意見。綜合以上分析，對于該項目，雖然簡支價購T梁架設設計方案在造價上有優勢，但是在安全性、可操作性上均無法滿足要求，而簡支預制T梁架設設計方案又存在經濟性差、操作困難的問題，因此需要進一步研究簡支箱梁設計方案。

2 簡支箱梁設計方案技術及經濟分析

該項目橋梁工程簡支梁若采用非標準設計的標準孔跨箱梁，需設置15片箱梁，考慮采用支架現澆箱梁或移動模架現澆箱梁設計方案施工。

2.1 簡支箱梁設計方案技術分析

簡支箱梁設計方案技術分析對比結果如表5所示。

表5 簡支箱梁設計方案技術分析對比表

2.2 簡支支架現澆箱梁設計方案經濟分析

簡支支架現澆箱梁中1孔箱梁的費用主要包括支架現澆預應力混凝土簡支箱梁費、支架地基處理費和鋼結構支架的攤銷費。其中，支架現澆1孔預應力混凝土簡支箱梁費用經測算為37.12萬元。該項目平均墩高為20m，每孔支架的地基處理費用經測算為8.53萬元。鋼結構支架主要采用貝雷梁、工字鋼及鋼管柱搭設，每孔支架總重為100.63t，經測算費用為18.43萬元/孔。由上可知，簡支支架現澆箱梁設計方案中1孔箱梁費用為37.12+8.53+18.43=64.08萬元/孔。

2.3 簡支移動模架現澆箱梁設計方案經濟分析

簡支移動模架現澆箱梁中1孔T梁的費用主要包括移動模架現澆預應力混凝土簡支箱梁費、移動模架安拆費和移動模架的攤銷費。其中，移動模架現澆1孔預應力混凝土簡支箱梁費用經測算為42.41萬元，箱梁移動模架安拆和縱移的費用經測算為9.42萬元/孔。該項目移動模架至少需2臺，以每臺重150t，綜合單價1.5萬元/t考慮，并按照原價的40%回收，經測算移動模架的攤銷費為（2×150×1.5×0.6）÷15=18萬元/孔。由上可知，該項目移動模架現澆箱梁法中1孔箱梁費用為42.41+9.42+18=69.83萬元/孔。

2.4 分析結果

（1）技術分析結果。結合以上分析，按權重系數對上述兩種設計方案進行評估分析，評估結果如表6所示。

表6 簡支箱梁設計方案評估結論表

根據評估表結果，該項目采用設計方案支架現澆箱梁設計方案較為適合。

（2）經濟分析結果。由以上分析結果可知，該項目采用簡支支架現澆箱梁方案較簡支移動模架現澆箱梁方案每孔減少5.75萬元，在經濟性方面有優勢。值得注意的是該項目中平均墩高為20m，隨著墩高的增大，其支架和地基處理的費用也會逐漸增加。經測算墩高每增加1m，經濟指標相應增加1萬元/孔，可以列恒等式計算得出兩種方案的臨界墩高，設需墩高為（20+x）m，則有

解得x=5.76m，一般情況下當平均墩高低于25m時，建議采用簡支支架現澆箱梁設計方案，根據以上結果，該項目采用簡支支架現澆箱梁設計方案較為合適。

（3）綜合意見。綜合以上分析，該項目最終決定采用簡支支架現澆箱梁設計方案。

3 設計方案總結

以32m標準孔跨簡支梁為例，箱梁方案較T梁方案梁體截面寬度由4.9m變為7.1m，上部結構增加88.45t/孔，設計參數如表7所示。由于上部荷載增大，造成橋梁工程下部結構工程量相應增加，經測算，綜合經濟指標增加0.16萬元/延米。四種設計方案每單線孔的造價明細如表8所示。

表7 32m單線簡支T梁、簡支箱梁設計參數表

表8 四種設計方案造價明細表（每單線孔）單位：萬元

綜合以上分析結果可知，對于一般里程較短專用線的橋梁工程，當簡支梁孔數不足50單線孔且價購T梁具備運輸條件運距較短時，推薦首先采用簡支價購T梁架設設計方案；當價購T梁不具備運輸條件且平均墩高不大于25m時，推薦采用簡支支架現澆箱梁設計方案，以滿足技術經濟的要求。

4 結束語

在專用線鐵路建設中，設計人員在設計橋梁工程簡支梁方案時，要結合項目的特點從技術經濟的角度出發，經綜合分析確定最終設計方案。特別是對于里程較短的專用線橋梁工程，在一定條件下選擇非標準簡支箱梁的設計方案也可以實現較好的技術效果及經濟效益。