跨铁路桥梁设计方案比选

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　　内容提要：
　　本文根据实际工程探讨了跨铁路桥梁设计的三个方案，从结构形式，施工方法，综合评价等方面作了对比，最终得出采用40m简支预应力混凝土小箱梁的结论。
　　关键词：小箱梁;跨铁路
　　一、西外环跨越李港铁路桥梁概述
　　本桥梁为滨海新区西外环高速公路主线跨越李港铁路而设置。李港铁路共有三股铁轨，尚未电气化，根据规划要求将进行电气化改造，西外环与铁路夹角约为54度，铁路路基宽度约为20m。
　　二、技术标准
　　1. 设计车速：100km/h。
　　2. 荷载等级：公路－I级。
　　3. 设计安全等级：一级。
　　4. 跨越铁路处桥面宽度：
　　单幅桥梁横断面布置为:0.5m(防撞护栏)+19.75m(机动车道)+0.5m(防撞护栏)=20.75m，两幅桥之间的中央分隔带宽度为1.5m，断面全宽43.0m。
　　5. 平曲线、桥面纵坡与横坡
　　桥梁平曲线线形、桥面纵坡及竖曲线线形、横坡等均按道路线形要求设置。
　　6. 抗震标准
　　本工程地区抗震设防烈度为7度，地震动加速度峰值为0.15g。
　　7. 桥梁设计基准期：100年。
　　8. 净空高度：
　　李港铁路：不小于8.2m。
　　三、桥梁设计原则
　　根据铁路部门的特殊要求，本工程跨越铁路结构设计原则如下：
　　1. 结构形式力求简单，施工方便、快速，减少在铁路上方施工时间。
　　2. 结构应受力合理、明确，满足设计要求的耐久性和可靠度。
　　3. 结构满足铁路运营安全及铁路的规划要求。
　　4. 桥面应采用合理的防撞防抛措施，并合理布置排水系统。
　　四、桥梁设计方案比选
　　方案一：40m简支小箱梁。
　　1. 总体布置
　　西外环主线上跨李港铁路的桥梁结构形式采用40m跨径的简支预应力混凝土小箱梁，分两幅桥实施，斜交角度为36°，斜交斜做，预制架设法施工。
　　2. 上部结构
　　上部结构采用预应力简支小箱梁，跨径40m，梁高2.0m。每片小箱梁中心梁距为3.49m，横向布置6片小箱梁，预制梁宽度分别为：中梁2.4m、边梁2.73m，每道现浇桥面板宽度为1.09m。小箱梁的腹板斜率为1：4，跨中腹板厚为0.18m，支点腹板厚为0.28m，顶板厚为0.18m，底板厚为0.18m～0.25m。
　　每片小箱梁下设置双支座，支座中心距为0.5m。
　　3. 下部结构
　　桥墩采用一桩接一柱形式，三柱，桩基础采用钻孔灌注桩，桩径为2.0m，立柱直径为1.8m，立柱上接钢筋混凝土盖梁，盖梁高度为2.0m，顺桥向宽度为2.0m。
　　4. 施工方案
　　上部小箱梁采用预制，并且现浇部分桥面板。架梁采用架桥机架设。
　　方案二：2x40m顶推连续箱梁。
　　1. 总体布置
　　西外环主线上跨李港铁路的桥梁结构形式采用2x40m跨径的预应力混凝土连续箱梁，分两幅桥实施，斜交角度为36°，斜交斜做，顶推法施工。
　　2. 上部结构
　　上部结构采用预应力砼连续梁，跨径2x40m，梁高2.0m。每幅桥断面采用单箱三室等高度箱梁，边腹板采用斜腹板，斜率为1:4；顶板宽度为20.75m，厚为0.22m；底板宽度为14.75m，厚度为0.20～0.40m；跨中腹板厚度为0.4m，支点腹板厚0.8m。
　　3. 下部结构
　　中墩采用双柱式墩，立柱为矩形截面2.0mx2.0m，桩基础采用钻孔灌注桩，桩径为1.8m，桩基础与墩柱采用承台连接，柱顶采用横系梁连接。
　　边墩采用一桩接一柱形式，三柱，桩基础采用钻孔灌注桩，桩径为2.0m，立柱直径为1.8m，立柱上接钢筋混凝土盖梁，盖梁高度为2.0m，顺桥向宽度为2.0m。
　　4. 施工方案
　　上部预应力砼连续箱梁采用顶推法施工。
　　方案三：2x60m转体T构箱梁。
　　1. 总体布置
　　西外环主线上跨李港铁路的桥梁结构形式采用2x60m跨径的T构箱梁，因铁路南侧现状存在石油管廊带和排污河，不具备转体施工条件，因此，两幅桥合并为整幅桥在铁路北侧实施转体，斜交角度为36°，斜交斜做。
　　2. 上部结构
　　上部结构采用T形刚构，跨径2x60m，中支点梁高6.0m，边支点梁高为2.5m。断面形式采用单箱五室变高度箱梁，边腹板采用斜腹板，斜率为1：4；顶板宽度为43m，厚为0.25m；底板宽度为变宽度，厚度为0.25～1.0m；跨中腹板厚度为0.6m～1.2m。
　　3. 下部结构
　　中墩采用独柱式墩，墩梁固结，立柱采用矩形空心墩，外尺寸为12.0m（横向）x8.0m（纵向），桩基础采用钻孔灌注桩，桩径为1.8m，墩柱与承台之间采用球铰连接。
　　边墩采用一桩接一柱形式，三柱，桩基础采用钻孔灌注桩，桩径为2.0m，立柱直径为1.8m，立柱上接钢筋混凝土盖梁，盖梁高度为2.0m，顺桥向宽度为2.0m。
　　转盘结构采用环道和中心支承相结合的球铰转动体系。
　　4. 施工方案
　　上部T形刚构采用转体法施工。
　　五、方案比选
　　设计对上述三个方案通过结构可靠性、跨铁路施工时间、工程造价等各方面进行比较，比较结果见下表：
　　方案比选表

　　六、桥梁（推荐方案）与李港铁路的相对位置关系
　　1. 平面距离关系
　　根据最新测量平面资料，桩柱中心距离最近的既有轨道中心最小距离为9.52m；桩边缘距离既有铁路路基坡角线最小距离为4.25m。
　　2. 立面高程关系
　　根据最新测量资料，李港铁路三股轨道的轨顶标高分别为4.26m、4.48m、4.60m，根据道路纵断面和本设计方案的桥梁结构高度，铁路的最小净空为8.486m。
　　七、结论
　　通过上述综合比选，结合全桥结构的协调性、全桥施工方法的一致性、周围环境和构筑物特点、工程造价以及施工工期等综合因素，本设计推荐采用40m简支预应力混凝土小箱梁方案。[!--empirenews.page--]
　　
　　参考文献
　　
　　 [1]中华人民共和国交通部.公路桥涵施工技术规范(TJT041-2000)[M].北京:人民交通出版社，2000
　　 [2]张劲泉，王文涛.桥梁检测与加固手册[M].北京:人民交通出版社，2006
　　 [3]范立础.桥梁工程（上）[M].北京:人民交通出版社，2001