西成客運(yùn)專線跨鄭西客運(yùn)專線橋式方案研究

王旭陽

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，西安 710043)

摘 要：西成客運(yùn)專線跨越鄭西客運(yùn)專線同時跨越福銀高速公路，公路與鄭西客運(yùn)專線斜交角度僅為14°。主橋位于第四層立交處，施工場地條件極為苛刻，既有客運(yùn)專線運(yùn)營對施工要求高，因此設(shè)計(jì)施工難度大。為取得合理的橋式方案以確保既有客運(yùn)專線安全運(yùn)營，解決本橋設(shè)計(jì)施工中技術(shù)難題，采用擬定各橋式結(jié)構(gòu)尺寸、有限元分析、動力仿真分析等方法，對4種橋式方案進(jìn)行對比研究。通過適用、經(jīng)濟(jì)、施工、安全等方面的比選，確定采用132 m簡支鋼桁梁頂推施工方案，本橋式施工方案縮短了施工周期，對既有高鐵運(yùn)營影響較小，頂推施工保證了施工安全。

關(guān)鍵詞：鐵路橋；鋼桁梁；橋式方案；平移；轉(zhuǎn)體;設(shè)計(jì)

1 橋址概況(圖1)

西成客運(yùn)專線鐵路跨越鄭西客專北環(huán)線立交橋位于西安北站西約10 km，橋址處為四層立交，下層為福銀高速公路，福銀高速公路為雙向6車道，路面寬為38 m，路堤高度約4 m，本橋與高速路交角為74°；中間層為鄭西客專北環(huán)線的咸陽渭河橋，本橋與咸陽渭河橋交角為14°，鄭西客專北環(huán)線以(54+90+54) m的預(yù)力混凝土連續(xù)梁跨越福銀高速公路，橋面距地面高17 m，本橋設(shè)計(jì)主要存在以下技術(shù)難點(diǎn)：①跨越正在運(yùn)營的鄭西客運(yùn)專線，橋梁施工對既有線運(yùn)營干擾較大，設(shè)計(jì)需選擇對既有客運(yùn)專線運(yùn)營影響較小的施工方案；②西成客運(yùn)專線與鄭西客運(yùn)專線斜交角度小，需要大跨跨越；③本橋位于第四層立交處，施工空間狹小，對施工場地條件提出了更高的要求。

圖1 西成客運(yùn)專線跨鄭西客運(yùn)專線橋址平面

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[1-2]

設(shè)計(jì)荷載：ZK活載。

鐵路等級：客運(yùn)專線。

速度目標(biāo)值：250 km/h。

正線數(shù)目：雙線，線間距4.6 m。

線路平縱：橋址位于R=7 000 m的圓曲線上。

軌道：正線采用CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道。

地震動峰值加速度：橋址處的地震動峰值加速度值為0.207g(相當(dāng)于地震基本烈度8度)，地震動反應(yīng)譜特征周期0.47 s。

3 設(shè)計(jì)方案

考慮本橋跨鄭西客運(yùn)專線段完全處于半徑為7 000 m的圓曲線上，跨鄭西客運(yùn)專線處的主跨不宜過大，否則不滿足溫度調(diào)節(jié)器的設(shè)置要求，另外本橋主跨在修建過程中鄭西客運(yùn)專線已經(jīng)開通，主跨過大施工工期較長會對既有線帶來較大的安全隱患，因此不考慮較大跨度的橋式方案。從施工方法上考慮，鄭西客運(yùn)專線開通后掛籃懸臂施工的方案將無法實(shí)施，能利用“天窗”時間在運(yùn)營線上以較短時間完成施工，可以考慮轉(zhuǎn)體施工方案和頂推施工方案。為了減少施工過程中對既有線的干擾以及降低施工過程中安全隱患，綜合考慮無砟軌道對梁端轉(zhuǎn)角等控制因素的要求，經(jīng)過研究制定了4種橋式方案進(jìn)行比選，分別為：①(50+85+50) m連續(xù)鋼箱梁方案，頂推施工；②(70+128+70) m連續(xù)梁方案，平移轉(zhuǎn)體施工；③130 m 簡支鋼箱拱方案，頂推施工；④132 m 簡支鋼桁梁方案，頂推施工。

3.1 (50+85+50) m連續(xù)鋼箱梁方案(圖2)

鋼箱梁橋主梁為薄壁閉合截面，有著質(zhì)量輕、節(jié)省鋼材、抗彎和抗扭剛度大、安裝迅速，便于養(yǎng)護(hù)，箱形梁可以在工廠制成大型安裝單元、結(jié)構(gòu)新穎，外形簡潔、美觀等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)頂推施工法的思路，為保證主梁有足夠的剛度，主跨跨度盡可能小，以在最短時間內(nèi)頂推就位，跨越鄭西客運(yùn)專線孔跨布置為：一聯(lián)(50+85+50) m連續(xù)鋼箱梁，下部采用倒“L”形橋墩。

圖2 (50+85+50) m連續(xù)鋼箱梁模型

(1)主梁

本橋位于半徑為7 000 m的圓曲線上，彎梁彎做，主梁采用(50.75+85+50.75) m連續(xù)鋼箱梁，鋼箱梁總長186.5 m，考慮運(yùn)輸、起吊安裝等因素，將全梁劃分為41個節(jié)段，一般節(jié)段長4.5 m，梁端支點(diǎn)梁長5.5 m，節(jié)段最大質(zhì)量60 t。

鋼箱梁采用單箱單室斜腹板等高箱形截面，如圖3所示，梁端至邊支點(diǎn)以外0.75 m，梁高5 m，頂寬12.2 m，底寬5.3 m，支點(diǎn)附近局部加寬至5.62 m。鋼箱梁頂板厚28 mm，底板厚28 mm，腹板厚28 mm。鋼梁頂、底板均設(shè)縱向“T” 形加勁肋，間距約為500 mm，腹板高250 mm，翼緣厚180 mm，板厚均為16 mm；頂板加勁肋在距中心各1 000 mm及2 500 mm處縱向加勁肋加高至600 mm；腹板設(shè)板式加勁肋，肋高280 mm，板厚20 mm。鋼箱梁采用Q370qE鋼材，鋼箱梁各構(gòu)件均采用焊接連接。鋼箱梁在工廠加工制作后，運(yùn)至現(xiàn)場拼接。

圖3 (50+85+50) m連續(xù)鋼箱梁斷面(單位：mm)

鋼箱梁頂面現(xiàn)澆15 cm厚鋼筋混凝土橋面板，并在橋面板上鋪設(shè)TQF-Ⅱ型防水層，防水層表面鋪設(shè)6 cm厚纖維網(wǎng)混凝土保護(hù)層。鋼箱梁頂板表面設(shè)置φ22 mm×120 mm的剪力釘以便橋面板與鋼箱梁較好的結(jié)合，間距為0.30 m×0.30 m。

(2)下部結(jié)構(gòu)(圖4)

主墩采用倒“L”形矩形實(shí)體橋墩。制動墩墩頂縱向4 m，橫向5.02 m，墩底縱向6 m，橫向7.02 m，縱橫向均采用25∶1坡率放坡，墩頂短橫梁橫向4 m，高2.5 m，與矩形墩連接處設(shè)置3 m×3 m梗斜，橫梁長8.9 m，橋墩距鄭西客運(yùn)專線接觸網(wǎng)回流線的最短距離為3 m，制動墩采用10.6 m×14.6 m×4 m承臺，12根φ150 cm的鉆孔樁基礎(chǔ)，樁長75 m，承臺與鄭西客運(yùn)專線平行布置，與線路夾角75°。

圖4 連續(xù)鋼箱梁下部結(jié)構(gòu)(單位：cm)

活動墩墩頂縱向4 m，橫向5.02 m，墩底縱向6 m，橫向7.02 m，縱橫向均采用25∶1坡率放坡，墩頂短橫梁橫向4 m，高2.5 m，與矩形墩連接處設(shè)置3 m×3 m梗斜，橫梁長9.4 m，橋墩距鄭西客運(yùn)專線接觸網(wǎng)回流線的最短距離為3 m，活動墩采用10.6 m×14.1 m×4 m承臺，承臺深入鄭西客運(yùn)專線側(cè)進(jìn)行切角處理，采用11根φ150 cm的鉆孔樁基礎(chǔ)，樁長75 m，承臺線路垂直布置[3]。

為了減少對既有線的干擾，主墩施工時，鉆孔樁、承臺施工完成后，澆筑18.5 m墩柱，在墩柱以下1 m范圍內(nèi)設(shè)置預(yù)埋件，然后吊裝剩余部分的鋼套箱，與混凝土預(yù)埋件固結(jié)，再在鋼套箱內(nèi)綁扎鋼筋，灌注混凝土，完成橋墩施工。

(3)施工方法

為減少橋梁施工對既有線正常運(yùn)營的影響，對(50+85+50) m連續(xù)鋼箱梁采用頂推施工方案。連續(xù)鋼箱梁頂推方案，首先在沒有跨越既有線的32 m簡支梁橋墩之間設(shè)置鋼拼裝平臺，鋼梁節(jié)段在拼裝平臺上分批分段拼裝完成后，按既定施工步驟將鋼梁頂推到設(shè)計(jì)位置。頂推過程中鋼梁底面離既有線的限界最小距離不小于2.5 m?？紤]到既有線車輛運(yùn)行對鋼梁存在少量的動力影響，在鋼梁未頂推到設(shè)計(jì)位置前，不頂推時，在墩頂將鋼梁設(shè)置臨時鎖定作為保險(xiǎn)措施。

3.2 (70+128+70) m連續(xù)梁方案(圖5)

西成客運(yùn)專線與鄭西客運(yùn)專線夾角約為14°，主跨為一聯(lián)(70+128+70) m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。為保證既有鄭西客運(yùn)專線運(yùn)營安全，減少施工過程中對既有線運(yùn)營干擾和加快施工進(jìn)度，連續(xù)梁考慮采用轉(zhuǎn)體施工。但是轉(zhuǎn)體前在連續(xù)梁兩主墩處平行于既有鄭西客運(yùn)專線掛籃澆筑懸灌段施工時，連續(xù)梁外緣線距既有鄭西客運(yùn)專線接觸網(wǎng)回流線水平距離偏小，其中大里程側(cè)僅有0.9 m，對既有鄭西客運(yùn)專線運(yùn)營存在很大的安全隱患，由于本聯(lián)連續(xù)梁主跨已經(jīng)達(dá)到128 m，通過加大主跨跨度來解決此問題已非最佳選擇，因此基于此可考慮將連續(xù)梁兩主墩遠(yuǎn)離鄰近的鄭西客運(yùn)專線左(右)線一定距離平行鄭西客運(yùn)專線掛籃懸臂施工，主梁懸灌形成T構(gòu)，梁及墩平移至永久墩位，再轉(zhuǎn)體合龍。

圖5 (70+128+70) m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁模型

(1)主梁(圖6)

主梁采用單箱單室變高度直腹板箱形截面，計(jì)算跨度(70+128+70) m，一聯(lián)總長269.6 m，邊支座中心至梁端距離0.8 m，邊支點(diǎn)及跨中梁高為5.80 m，中支點(diǎn)梁高9.60 m，梁底曲線為1.8次拋物線，拋物線方程為y=0.002 755x1.8。箱梁頂寬12.2 m，箱梁底寬6.7 m，單側(cè)懸臂長2.75 m，懸臂端厚25.6 cm，懸臂根部厚75 cm。箱梁腹板厚度50～120 cm，底板在箱梁梁體中墩墩頂根部厚140 cm變至跨中及邊跨直線段厚52 cm，邊支點(diǎn)厚80 cm，頂板厚45 cm，其中箱梁梁體中支點(diǎn)加厚至120 cm，邊支點(diǎn)處加厚至80 cm。頂板與腹板連接處設(shè)120 cm×40 cm的倒角，底板與腹板連接處設(shè)30 cm×30 cm倒角[4]。

圖6 (70+128+70) m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁斷面(單位：cm)

(2)下部結(jié)構(gòu)

連續(xù)梁主墩及邊墩墩身均采用圓端形空心橋墩，其中邊墩頂帽與墩身之間不設(shè)飛檐，尺寸為4.6 m×9.4 m×3.0 m，橋墩空實(shí)交界處設(shè)置梗肋，墩身內(nèi)外側(cè)均設(shè)坡度，外坡45∶1，內(nèi)坡75∶1，墩頂最小壁厚0.5 m，墩底實(shí)體段高度為2.5 m。主墩頂帽為矩形，尺寸為5.0 m×10.2 m×1.0 m，托盤頂、底尺寸分別為5.0 m×9.8 m、5.0 m×9.0 m。所有橋墩均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)[3]。

(3)平移轉(zhuǎn)體系統(tǒng)[12](圖7、圖8)

平移轉(zhuǎn)體系統(tǒng)基于平推法實(shí)施的鐵路混凝土連續(xù)梁施工方法，是本次方案研究過程中設(shè)計(jì)的國家新型發(fā)明專利技術(shù)。平轉(zhuǎn)法轉(zhuǎn)動體系主要有承重系統(tǒng)、頂推牽引系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)三大部分構(gòu)成。承重系統(tǒng)由上轉(zhuǎn)盤、下轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)動球鉸構(gòu)成，上轉(zhuǎn)盤支承轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，下轉(zhuǎn)盤與承臺相連，通過上轉(zhuǎn)盤相對于下轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，達(dá)到轉(zhuǎn)體目的；頂推牽引系統(tǒng)由牽引設(shè)備、牽引反力支座、助推反力支座構(gòu)成；平衡系統(tǒng)由結(jié)構(gòu)本身、上轉(zhuǎn)盤12對φ60 cm的鋼管混凝土圓形撐腳、大噸位千斤頂及梁頂15號塊放置的10 m3的備用水箱構(gòu)成。為了減小撐腳與下轉(zhuǎn)盤的接觸摩擦，撐腳支承面置于同一水平面內(nèi)，從而使轉(zhuǎn)體發(fā)生輕微傾斜時，仍能平穩(wěn)運(yùn)行。在下轉(zhuǎn)盤頂面設(shè)置外徑5.50 m，寬0.9 m的環(huán)形滑道，滑道由5 mm厚的不銹鋼板及5 mm厚的四氟滑板貼面組成，滑道鋼板鑲嵌于磨光的環(huán)形滑道槽內(nèi)。平轉(zhuǎn)法牽引系統(tǒng)采用2根12-7φ5 mm鋼絞線及對應(yīng)的千斤頂。轉(zhuǎn)體時采用千斤頂輔助啟動，再采用鋼索牽引轉(zhuǎn)動，以確保安全。

圖7 平移加轉(zhuǎn)體系統(tǒng)(單位：cm)

圖8 滑移系統(tǒng)(單位：mm)

通過在承臺與轉(zhuǎn)體下轉(zhuǎn)盤間設(shè)置8列長26 m的滑道來實(shí)現(xiàn)。承臺頂部預(yù)埋200 mm×100 mm×18 mm的工字鋼，下轉(zhuǎn)盤底部預(yù)埋10 mm厚的不銹鋼板及8 mm厚的四氟板貼面組成與滑道對應(yīng)的凹槽，形成整個滑道體系。動力系統(tǒng)采用9根8束15-7φ5 mm鋼絞線及配套卷揚(yáng)機(jī)。

(4)施工方法

本聯(lián)連續(xù)梁按掛籃懸臂灌注法施工，待施工到最大懸臂狀態(tài)后，再將墩梁平移，然后利用“天窗”時間轉(zhuǎn)體至設(shè)計(jì)方位，封閉中跨合龍鋼箱后，在鋼箱內(nèi)綁扎鋼筋，澆筑合龍段混凝土，最后合龍邊跨合龍段。

3.3 130 m鋼箱拱橋方案(圖9)

下承式系桿拱鋼箱-混凝土組合橋跨越能力強(qiáng)，剛度大、噪聲小、建筑高度低、動力性能好，隨著我國高速鐵路的蓬勃發(fā)展，應(yīng)用越來越多。特別是在鐵路線跨越城市干道、城市河流、高速公路和鐵路等景觀要求較高的橋位，該橋式具有明顯的競爭優(yōu)勢[6]。本方案跨越鄭西客運(yùn)專線孔跨布置為1孔130 m鋼箱拱橋。

圖9 130 m鋼箱拱橋模型

(1)主拱結(jié)構(gòu)及橋面系(圖10)

130 m下承式鋼箱系桿拱跨度為131.98 m，全長132.28 m，計(jì)算跨度130 m；主拱采用二次拋物線，其方程為y=0.756 9x-0.005 822 3x2，矢跨比1/5.285，矢高24.6 m；系梁、拱肋橫向中心距14.6 m，外廓凈寬16.45 m。

橋面采用小縱梁鋼橋面方案。橋面板厚16 mm，下設(shè)4根倒T形大縱梁，15根倒T形小縱梁及 6道板肋[5]；拱角附近設(shè)2根端橫梁，系梁與吊桿連接處共設(shè)12根主橫梁，每個節(jié)間3根次橫梁，全橋共39根次橫梁。橋面板上現(xiàn)澆30 cm厚鋼筋混凝土，混凝土上設(shè)防腐層，防水層及保護(hù)層，采用預(yù)埋件與無砟軌道連接。

圖10 130 m鋼箱拱橋跨中斷面(單位：cm)

(2)主要桿件

系梁、拱肋、橫撐、端橫梁為箱形截面，其余為工字形截面。拱肋采用箱形截面，寬1 800 mm，高3 300 mm；系梁采用箱形截面，寬1 800 mm，高3 500 mm；吊桿采用工字形截面，高1 800 mm，頂板作為橋面鋼板的一部分；主橫梁為倒T形截面，高2 100～2 190 mm，下翼緣板厚寬600 mm，橋面鋼板與腹板焊接作為其上翼緣板；次橫梁為倒T形截面，高1 400～1 490 mm，下翼緣板寬480 mm，橋面鋼板與腹板焊接作為其上翼緣板；縱梁為倒T形截面，其中大縱梁腹板高600 mm，下翼緣板寬240 mm，小縱梁腹板高250 mm，下翼緣板寬180 mm，橋面鋼板作為其上翼緣板。

(3)施工方法

為減少橋梁施工對既有線正常運(yùn)營的影響，擬對128 m簡支鋼箱拱橋采用先支架拼裝再進(jìn)行縱向頂推的施工方案。

3.4 132 m 簡支鋼桁梁方案(圖11)

考慮到本橋工期較緊，宜在鄭西客運(yùn)專線聯(lián)調(diào)聯(lián)試前橋墩施工完成，之后進(jìn)行梁部施工的原則，采用了既有線影響較小的132 m簡支鋼桁梁方案。由于本橋位于曲線上，鋼桁梁需要按直線梁外包設(shè)計(jì)，桁寬較寬，支座間距較大，橋墩橫向尺寸較大，可采用矩形橋墩來解決該問題。

圖11 132 m簡支鋼桁梁模型

(1)主桁及橋面系(圖12)

本方案采用1孔132 m無豎桿整體節(jié)點(diǎn)平行弦再分式三角桁下承式鋼桁梁，桁高20 m，節(jié)間長度11 m， 共12個節(jié)間，兩片主桁中心距為13.9 m。

圖12 132 m簡支鋼桁梁橫斷面(單位：cm)

主桁上、下弦桿均采用焊接箱形截面，豎板高1 300 mm，內(nèi)寬1 100 mm，板厚16～40 mm。腹桿采用箱形及H形截面，箱形截面高1 100 mm，外寬1 000 mm，板厚16～46 mm；H形截面高1 000 mm，外寬800 mm，板厚16～24 mm。主桁節(jié)點(diǎn)采用整體節(jié)點(diǎn)形式，上、下弦桿在節(jié)點(diǎn)外拼接，腹桿插入節(jié)點(diǎn)板之間拼接，弦桿采用全截面拼接，腹板采用兩面拼接。主桁弦桿及腹桿的連接采用M27的高強(qiáng)度螺栓(φ29 mm孔)[5]。

橋面系采用正交異形板無砟軌道方案。橋面鋼板厚16 mm，下設(shè)4根T形縱梁，高600 mm，下翼緣板寬240 mm，19道T形縱肋，高280 mm，下翼緣板寬180 mm；該橋順橋向每隔2.725 m設(shè)1道橫梁，根據(jù)其所處的部位分為主橫梁和次橫梁，端橫梁采用箱形橫梁，其余截面形式均采用倒T形，橫梁的高度均為1350 mm，主橫梁翼緣板寬800 mm，次橫梁翼緣板寬600 mm。橋面鋼板上現(xiàn)澆30 cm厚鋼筋混凝土，采用預(yù)埋件與無砟軌道連接。橫梁與整體節(jié)點(diǎn)、縱梁與橫梁、縱梁橫聯(lián)與縱梁的連接螺栓采用M24的高強(qiáng)度螺栓(φ26 mm孔)。

(2)聯(lián)結(jié)系(圖13)

在上弦桿平面內(nèi)設(shè)置交叉式上平縱聯(lián)?？紤]到受橋門架偏心荷載的影響，端橫撐采用扭轉(zhuǎn)剛度較大的箱形截面，高450 mm，寬500 mm。其余橫撐和交叉斜桿均采用H形截面，高450 mm，寬420 mm(橫撐)和400 mm(交叉斜桿)。所有桿件均采用插入式連接。聯(lián)結(jié)系上的連接螺栓采用M24的高強(qiáng)度螺栓(φ26 mm孔)。

圖13 132 m簡支鋼桁梁橋面系及聯(lián)結(jié)系

(3)橋門架及橫聯(lián)

鋼桁梁支點(diǎn)處均設(shè)斜向橋門架、每隔2個節(jié)間斜桿上設(shè)中間橫聯(lián)，橋門架及橫聯(lián)均采用桁式結(jié)構(gòu)。橋門架及橫聯(lián)上的連接螺栓采用M24的高強(qiáng)度螺栓(φ26 mm孔)。

(4)下部結(jié)構(gòu)

橋墩均采用實(shí)體矩形墩，其中固定墩墩身縱向5 m，頂帽橫向16.4 m，墩身11.2 m，縱向坡率42∶1，橫向直坡[3]。

(5)梁端小墊梁(圖14)

無砟軌道條件下，橋梁上部結(jié)構(gòu)除需滿足規(guī)范要求的梁端轉(zhuǎn)角外，還必須考慮到由于梁端豎向轉(zhuǎn)角的影響，造成梁縫處軌道的局部隆起引起的鋼軌上拔或下壓現(xiàn)象[13，14]。通過計(jì)算，本橋在靜ZK活載作用下，梁跨中豎向位移為45.5 cm，撓跨比為1/2 900；梁端轉(zhuǎn)角為1.8‰。由于本橋梁端轉(zhuǎn)角不能滿足小于1‰的要求，而用加大拱肋或系梁截面的方法減少轉(zhuǎn)角顯得很不經(jīng)濟(jì)合理，為適應(yīng)無砟軌道行車要求，需在本橋與相鄰梁之間采取設(shè)置過渡梁等措施。設(shè)置過渡梁梁端轉(zhuǎn)角為0.7‰，滿足規(guī)范要求。

(6)鋼桁梁動力仿真分析

本橋跨度大，鋼桁梁結(jié)構(gòu)自重占恒活載總重比例小，且高速鐵路列車速度高，動力問題較為突出。

采用有限元方法建立軌道-橋梁三維空間模型，考慮列車動力荷載作用下的軌下結(jié)構(gòu)彈性變形，基于多剛體動力學(xué)理論建立考慮二系懸掛的31個自由度的車輛模型，并利用輪軌間可分離接觸關(guān)系，建立車-軌-橋耦合模型[9-10]。動力仿真結(jié)果見表1。

圖14 過渡結(jié)構(gòu)設(shè)置示意[15]

表1 132 m簡支鋼桁梁動力仿真分析結(jié)果

列車類型列車速度/(km/h)脫軌系數(shù)Q/P輪重減載率ΔP/P橫向力/kN豎向加速/(m/s2)橫向加速度/(m/s2)Sperling舒適性指標(biāo)豎向橫向1600.230.235.400.380.381.692.081800.220.195.910.430.411.732.06CRH22000.240.226.350.470.421.772.112250.260.277.120.510.601.802.162500.360.3511.80.510.691.792.23限值≤0.8≤0.6≤57≤1.3≤1.0評價(jià)滿足滿足滿足滿足滿足優(yōu)優(yōu)

(7)施工方法(圖15)

圖15 132 m簡支鋼桁梁施工前后

先在平行于既有鄭西客運(yùn)專線一側(cè)施工臨時鋼支墩，在鋼支墩上拼裝鋼桁梁，同時施工鋼桁梁墩臺，再要點(diǎn)頂推橫向鋼滑道，最后橫向頂推鋼桁梁就位，安裝支座及施工橋面系鋪裝。

4 方案比較

對以上4個方案進(jìn)行詳細(xì)的動力性能、造價(jià)、施工周期及施工方案對既有線影響進(jìn)行綜合比較，本橋主橋橋式方案采用132 m簡支鋼桁梁頂推施工方案[7，8，11]。各方案綜合比較情況見表2。

表2 各橋方案綜合比較

項(xiàng)目方案一方案二方案三方案四方案名稱(50+85+50)m連續(xù)鋼箱梁頂推施工(70+128+70)m連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁平移轉(zhuǎn)體施工130m簡支鋼箱拱橋頂推施工132m簡支鋼桁梁頂推施工動力性能梁端轉(zhuǎn)角/rad0.6210.6210.70.7豎向位移/mm-48-48-24.6-45.5主梁主要工程指標(biāo)主梁Q370qE鋼材10.8t/m主梁C55混凝土54.4t/m主梁Q370qE鋼材30t/m主梁Q370qE鋼材21t/m施工周期/月12221412工程總造價(jià)/萬元7613.16158.510450.08088.7綜合評價(jià)優(yōu)點(diǎn):1、該方案主跨跨度最小,頂推噸位較小,鋼梁在既有線上方通過或停留的時間縮短到最小限度;2、鋼箱梁制造技術(shù)及頂推技術(shù)成熟;3、施工工期短缺點(diǎn):1、投資較高,墩身距離鄭西客運(yùn)專線較近;3、承臺與既有鄭西客運(yùn)專線承臺距離較近,承臺施工與高速公路邊坡有一定干擾優(yōu)點(diǎn):1、該方案對既有鄭西客運(yùn)專線的運(yùn)營影響很小;2、結(jié)構(gòu)合理,造型美觀,經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)異缺點(diǎn):1、施工復(fù)雜,在施工過程中需要多次臨時鎖定及解鎖平移及轉(zhuǎn)體體系;2、平移和轉(zhuǎn)體相結(jié)合的施工方法在國內(nèi)還屬首次嘗試,施工工藝尚不是很成熟優(yōu)點(diǎn):1.鋼箱拱制造技術(shù)及頂推技術(shù)成熟;2、頂推噸位小,頂推時間短;3、拱橋的美觀效果較好缺點(diǎn):1、需要在高速公路兩側(cè)垂直線路方向設(shè)置臨時門式支架,臨時支架需跨越公路和鐵路,且跨度較大;2、工程造價(jià)較高優(yōu)點(diǎn):1.鋼桁梁制造技術(shù)及頂推技術(shù)成熟;2、頂推噸位小,頂推時間短;3、鋼桁梁基本都是拴接,施工難度較小,施工周期較短缺點(diǎn):1、梁端轉(zhuǎn)角較大,梁端轉(zhuǎn)角需要采取相應(yīng)的措施來滿足規(guī)范要求;2、相比簡支拱橋方案,鋼桁梁美觀效果較差

5 結(jié)語

受場地狹小、既有客運(yùn)專線線運(yùn)營影響、施工周期短影響，本橋方案比選較為困難，方案比選過程中研究了倒L形橋墩，平移轉(zhuǎn)體施工技術(shù)獲發(fā)明專利，解決了跨既有客運(yùn)專線施工凈寬不足難題；使用梁端加墊梁的梁端轉(zhuǎn)角處理措施，解決了客運(yùn)專線大跨鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角不足問題。132 m簡支鋼桁梁頂推順利施工完成，證明了方案選擇的安全性和科學(xué)合理性，為類似工程設(shè)計(jì)施工提供參考。

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Bridge Type Scheme Study of Xi’an-Chengdu Dedicated Passenger Railway Line Across Zhengzhou-Xi’an Dedicated Passenger Railway line

WANG Xu-yang

(China Railway First Survey and Design Institute Group Co., Ltd.， Xi’an 710043， China)

Abstract：Xi’an-Chengdu dedicated passenger railway line crosses over both Zhengzhou-Xi’an dedicated passenger railway line and Fuzhou-Yinchuan expressway. The horizontal oblique angle between the expressway and Zhengzhou-Xi’an railway line is only 14 degree. The main bridge is located at the fourth level interchange. The construction site conditions are harsh and the operation of the existing Zhengzhou-Xi’an railway line poses great challenges to the design and construction. To obtain reasonable bridge type scheme that could ensure railway line operation and solve technical problems in the bridge design and construction， four schemes are compared by way of proposing structure size， finite element analysis and dynamic simulation analysis. The bridge type scheme of 132 m simply supported steel truss beam is selected through comparison in terms of applicability， economy， construction and security. This bridge type scheme could shorten the construction period with less influence on existing high speed railway operation. The parallel and drag construction method guarantees safe construction．

Key words：Railway bridge; Steel truss bridge; Bridge type scheme; Parallel drag construction; Swivel construction; Design

收稿日期：2016-05-06；

修回日期：2016-05-16

作者簡介：王旭陽(1984—)，男，工程師，2010年畢業(yè)于西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院橋梁工程專業(yè)，工學(xué)碩士，E-mail：381266363@qq.com。

文章編號：1004-2954(2016)12-0065-06

中圖分類號：U442.5+4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.13238/j.issn.1004-2954.2016.12.015