跨越鐵路的公路轉體設計分析

摘要 為了達到優化跨鐵路公路橋梁設計效果、提高工程建設水平的目的，文章在簡單總結跨鐵路公路橋梁設計必要性的基礎上，以某工程為對象，從工程材料、平面設計、橫斷面設計、縱斷面設計等方面細致地分析了工程的設計要點。結果顯示，該工程的設計方案具有良好的應用效果，能夠滿足工程建設要求，充分說明通過優化路橋設計有助于提高項目的建設效果。

關鍵詞 跨越鐵路；公路橋梁；設計

中圖分類號 U442 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）02-0075-03

0 引言

公路橋梁跨越鐵路設計過程中，應依托先進的工程技術和深入的理論研究，以確保設計的方案在實際操作中具備精確性、可靠性和經濟性，應有創新的設計思維和嚴謹的工程態度，以提升公路橋梁的整體建設水平。

1 工程概況

1.1 項目概況

擬建大橋為跨越既有鐵路及上石拉溝所設，橋梁全長220 m，孔跨布置為30 m小箱梁+（85+85）m T構+20 m小箱梁，采用（85+85）m T構轉體跨越既有鐵路和公路，其總體布置圖如圖1所示：

1.2 技術標準

（1）設計汽車荷載：公路-Ⅰ級，跨鐵路孔及相鄰孔采用公路-Ⅰ級的1.3倍。

（2）橋梁標準寬度：主線標準寬度為25.0 m=2×[凈寬11.33+2×0.525（防撞護欄）+0.08]；上跨鐵路橋面寬度為28.05 m=2×[0.525（SS級外防撞護欄）+1（緩沖帶）+0.565（HA級內防撞護欄）+11.33（橋面凈寬）+0.525（SS級防撞護欄）]+0.08；設計車速為80 km/h；設計洪水頻率為1/100。

（3）地震基本烈度：根據《建筑抗震設計規范》（GB 50011—2010）附錄A“我國主要城鎮設防烈度、設計基本地震加速度和設計地震分組”及《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306—2015）的有關規定，抗震設防烈度為Ⅵ度，設計基本地震加速度值小于0.05 g。

（4）橋梁結構設計基準期：100年。

（5）橋梁結構設計安全等級：一級，重要性系數γ0=1.1。

（6）橋下凈空：上跨鐵路橋下凈空不小于8.0 m，且需保證施工期間梁體距離鐵路接觸網桿頂的距離不小于1.0 m，并留有足夠的安全距離。

該工程抗震設防類別按不低于公路橋梁抗震設計標準中的B類采用，并滿足《鐵路工程抗震設計規范（2009版）》（GB 50111—2006）的相關要求[1]。

2 橋梁設計

2.1 設計原則

在方案設計時，應注重橋梁結構本身的協調及橋梁和周圍環境的協調，需遵循以下原則：

（1）依托城市總體規劃和路網規劃，結合現狀建設條件，力求滿足地方交通的總體需求；同時，還應結合鐵路線形，在滿足鐵路及地方交通總體需求的前提下注重實用性[2]。

（2）橋型方案的選擇不僅需要考慮橋型的美觀，同時應考慮橋孔布設的合理性與協調性。

（3）橋型方案選擇時，應充分考慮施工場地、施工工藝及工期，避免設計與施工脫節。

（4）工程方案應便于快速施工，減少對現狀交通的影響。

（5）完善交通功能，兼顧不同道路使用者的需求。

2.2 主要材料

2.2.1 混凝土

T構采用C55混凝土；小箱梁采用C50混凝土；支座墊石采用C50小石子混凝土；橋墩蓋梁、系梁、墩柱、橋臺臺帽、耳背墻、墩臺擋塊、承臺及護欄等均采用C40混凝土；搭板采用C35混凝土；樁基基礎采用C35混凝土；鋪裝采用C40混凝土。

2.2.2 預應力鋼筋

預應力鋼筋均采用按《預應力混凝土用鋼絞線》（GB/T 5224—2023）標準生產的低松弛鋼絞線，公稱直徑為15.2 mm，公稱截面積為140 mm2，標準強度為1 860 Mpa，彈性模量為1.95×105 MPa。

2.2.3 橋面鋪裝

調平層：10 cm厚的C40混凝土現澆層。

防水層：FTY-1瀝青聚合物橋面防水層。

鋪裝：12 cm的瀝青混凝土。

2.2.4 普通鋼筋

鋼筋抗拉強度標準值如下：

HPB300鋼筋：fsk=300 MPa。符合《鋼筋混凝土用鋼" "第1部分：熱軋光圓鋼筋》（GB/T 1499.1—2017）的相關規定。

HRB400鋼筋：fsk=400 MPa。HRB400螺紋鋼筋應符合《鋼筋混凝土用鋼" "第2部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB/T 1499.2—2018）的相關規定。

2.2.5 鋼材

Q235和Q345鋼板的技術指標應分別滿足《碳素結構鋼》（GB/T 700—2006）及《低合金高強度結構鋼》（GB/T 1591—2018）的相關要求。

2.2.6 支座

全橋預制梁支座采用普通板式橡膠支座、滑板式橡膠支座，T形剛構采用LQZ（G）7000支座。

2.3 設計參數

（1）汽車荷載等級：公路Ⅰ級。

（2）設計速度：80 km/h。

（3）重要性系數：1.1。

（4）抗震設防烈度為Ⅵ度，設計的基本地震加速度值小于0.05 g。

（5）環境類別及等級：Ⅱ類，環境作用等級Ⅱ-C級。

（6）材料性能標準按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG 3362—2018）執行。

2.4 縱斷面設計

該橋縱斷面位于3%的上坡上。

2.5 橫斷面設計

橫斷面的布置形式如下：

標準寬度為28.05 m，橋面斷面布置為2×[0.525（SS級外防撞護欄）+1（緩沖帶）+0.565（HA級內防撞護欄）+11.33（橋面凈寬）+0.525（SS級防撞護欄）+0.08]。

2.6 上部結構設計

該橋上部結構采用（85+85） mT構，中墩位置梁高10.5 m，邊支點位置梁高5.0 m。箱梁底板水平，頂板隨路線設4%橫坡，箱梁標準段頂寬28.05 m，懸臂長3.8 m，懸臂端厚0.3 m，懸臂根部厚70 cm。箱梁腹板厚50～110 cm；底板厚40～120 cm；頂板厚40 cm。頂板倒角設90 cm×30 cm，底板倒角設60 cm×30 cm。中墩墩頂位置有2個長為180 cm的橫隔墻，橫隔墻內設高寬分別為180 cm和150 cm的過人洞，相距340 cm；邊墩墩頂的橫隔墻厚150 cm。箱梁每個梁段腹板距梁頂1.7 m均有1個10 cm的通風孔，在箱梁底板處開1個11 cm的泄水孔。梁部計算結果如表1所示；（85+85）mT構恒載、活載反力如表2所示。

2.7 下部結構設計

（85+85）mT構采用轉體的方法施工，主墩采用鋼筋混凝土雙薄壁墩，底部平面截面尺寸為13.0 m×1.8 m，頂部平面截面尺寸為15.272 m×1.8 m，順橋向壁厚1.8 m，凈距3.4 m。下接轉動系統、承臺、鉆孔灌注樁基礎，樁徑1.5 m，共30根。

邊墩采用蓋梁柱式墩，柱徑1.6 m；基礎采用承臺樁基礎，樁徑1.5 m，單個橋墩共8根。

2.8 轉動體系結構

轉動體系結構包括轉體下盤、上轉盤、球鉸、轉動牽引系統等部分。下轉盤為基礎支撐，轉體后同上轉盤形成橋梁基礎。下轉盤上設置轉動系統的下球鉸、保險撐腳環形滑道及轉體拽拉千斤頂反力座等[3]。

樁基、轉盤及橋墩施工完成后，順著鐵路線路方向懸澆T構（80+80）m，梁體在設計位置上使用混凝土封固轉盤。轉體速度為0.02 rad/min，角度為48°。

2.9 基礎防護

主墩承臺基坑深約8 m，設計采用鉆孔樁防護，鉆孔樁樁徑為1.25 m，樁長12 m，樁頂設冠梁；基坑內設置橫撐、角撐和豎撐。

基坑開挖到位后應及時施工20 cm厚的C20混凝土墊層，澆筑主墩承臺。當主墩承臺模板拆除后，應在承臺上部和防護樁之間采用原狀土回填，拆除內支撐，進行上轉盤及轉動體系的施工[4]。

2.10 橋梁與鐵路相對關系

箱梁轉體前沿鐵路側梁邊緣距既有鐵路外側欄桿的最小距離為9.32 m；轉體過程中梁底應高于接觸網桿1 m以上，保證安全空間；主墩距離鐵路外側欄桿最小距離為16.48 m；轉體前主墩承臺距離既有鐵路承臺的最小距離為10.07 m，轉體后為13.16 m；過渡墩承臺距離既有鐵路的最小距離為15.7 m，主墩基坑防護樁邊緣距離鐵路橋梁基礎邊緣最小距離9.52 m[5]。

2.11 施工工序

防護樁施工—主橋中墩施工—過渡墩樁基施工—主墩下承臺施工—安裝轉盤、上承臺及墩身施工—搭設0#塊支架—現澆0#梁段、混凝土滿足強度要求后張拉鋼束—逐步安裝并拆除各梁段掛籃、對稱懸澆各梁段、張拉鋼束—澆筑T構外側防撞護欄—T構轉體施工至設計位置—支架現澆邊跨現澆段、張拉鋼束—拆除邊跨現澆支架—施工橋面鋪裝、剩余梁段的外側防撞墻及全橋中防撞墻等二期恒載、安裝伸縮縫—成橋通車。

2.12 附屬設計

（1）防撞護欄

根據《公路鐵路交叉段技術要求》（JT/T 1311—2020）相關要求，該節點工程上跨鐵路時，臨鐵側需設兩道護欄，內側采用HA級防撞護欄，外側采用SS級防撞護欄，兩道護欄間距不應小于1 m，中央分隔帶采用SS級防撞護欄。

（2）橋面排水

該橋上跨鐵路的10 m水平范圍內不應設置排水管道，其余部分在現澆橋面板時應每隔5 m預留泄水孔，布置內徑125 mm的鑄鐵管，雨水經鑄鐵排水管排出橋面后，經順橋向D=160 mm的PVC集水管收集至橋墩處，向下沿排水管引排至地面排水溝（雨水篦子），嚴禁隨意排向鐵軌或地面。在安裝順橋向集水管時應設置坡度不小于1%的縱坡。同時，在設置防撞護欄時，應每隔2 m預留d=5 cm的泄水孔，使雨水沿橋面橫坡排入排水管。

（3）支座

該橋采用盆式橡膠支座，支座應符合《公路橋梁盆式支座》（JT/T 391—2019）相關技術標準。

（4）球鉸

轉體支座為300 MN型轉體球鉸。安裝時應注意其頂面任意兩點的誤差不大于1.5 mm；球鉸轉動中心誤差在順橋向為+1 mm，橫橋向為+1.5 mm；角速度要求w≤0.02 rad/min。

（5）伸縮縫

伸縮縫設置原則需考慮車輛通行的舒適性和安全性，設置距離以90～120 m為宜；伸縮縫裝置采用梳齒板伸縮縫，共2道伸縮縫，大、小樁號側分別采用MSKFⅡ80、MSKFⅡ240模塊的梳齒板式橋梁伸縮裝置，伸縮縫預留槽內澆筑C50鋼纖維混凝土。伸縮縫的技術要求及注意事項應滿足《公路橋梁伸縮裝置通用技術條件》（JT/T 327—2016）和《公路橋梁梳齒板伸縮裝置" "第三部分：整體錨固式伸縮裝置》（JT/T 1270.3—2019）相關規定。

（6）橋面鋪裝

橋面鋪裝采用10 cm厚的C40混凝土現澆層+12 cm厚的瀝青混凝土，采用FTY-1瀝青聚合物橋面防水層。

（7）防震措施

每個墩頂均應設置防震擋塊；防震擋塊與梁之間設置橡膠墊塊，以消除地震作用下梁體的慣性力。

（8）防拋網

為防止橋上雜物落入鐵路上影響鐵路的行車安全，在橋上跨越鐵路的孔梁設防拋網。防拋網采用小網鋼板網，設在防撞護欄頂的外側，防拋網高度為橋面以上

2.5 m，在主橋中墩處做接地處理。防護網的具體外形及材質要求在選用前，還應征詢鐵路部門及業主單位的意見，以滿足其外觀及使用要求。

3 結語

公路橋梁跨越鐵路，有助于實現不同交通方式之間的順暢轉換，提高整個交通系統的運行效率；可以節省地面空間，避免鐵路與公路的錯綜交織，為城市、鄉村發展預留出更多的土地資源。同時，橋梁設計還應兼顧城市景觀，融入周邊環境，提升城市品質。

參考文獻

[1]張世杰，梁紀剛.跨越高速鐵路公路橋梁設計的若干問題探討[J].山東交通科技， 2019（4）：131-133.

[2]曹凌飛.跨越既有鐵路橋梁方案設計研究[J].中小企業管理與科技（中旬刊），2018（4）：183-184.

[3]王軼，楊振祥.新建公路橋梁跨越現有鐵路隧道設計方案評估[J].公路交通科技（應用技術版）， 2016（11）：178-181.

[4]劉彥明.跨越既有鐵路橋梁方案設計研究[J].鐵道標準設計， 2016（2）：57-61.

[5]劉東.跨越既有高速鐵路橋梁施工方案及防護設計研究[J].橋梁建設， 2010（6）：70-72+76.