兰渝铁路渔家咀渠江特大桥设计

兰渝铁路渔家咀渠江特大桥设计

李克奎

（中国中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031）

渔家咀渠江特大桥主跨为(48+4×80+48)刚构-连续组合梁单线铁路桥，桥面宽7.0m，箱宽4.0m。主索采用9-15.2钢绞线。圆弧端面空心墩，钻孔桩基础。施工先边跨后中跨合拢。

刚构—连续组合梁铁路桥；梁体设计；结构计算

1 桥式方案

渔家咀渠江特大桥位于兰渝铁路重庆段广安支线上，线路等级为国铁Ⅰ级。该桥为客货共线单线铁路桥梁，设计旅客列车行车速度为160km/h。桥梁几近垂直横跨渠江，桥梁主要受地形、水文和通航控制。桥梁中心里程为ID1K847+998，根据通航论证结果，结合水文、地质情况，经方案比选，主桥采用(48+4×80+48)m刚构-连续组合梁，引桥采用24 m和32 m预应力混凝土简支梁，桥跨布置为（2×24+26×32+(48+4×80+ 48)+4×32+2×24），全长1508.87m，最大墩高69m。主桥墩采用圆弧端面空心墩，其余桥墩根据墩高不同分别采用圆端形实体墩以及空心墩；桥台采用T型桥台，基础采用桩基础和明挖扩大基础。

主桥横跨水面宽度340m的渠江，为满足双孔单向通航IV级航道净空高度要求，5个主墩(29号～33号)墩高分别为67 m、69.4 m、69 m、68.5 m和67.5 m。在桥型比选时，对高墩大跨预应力混凝土桥惯用的连续刚构形式做了优先考虑。由于主桥处测时最大水深约23.6m，设计施工水位最大水深约34.7m，主墩均采用桩基础，高桩承台。下部结构(墩身及桩基础)整体刚度相对于梁部较小，采用墩梁固结的连续刚构形式与采用连续梁桥的方案相比，无疑前者更经济、合理。该桥的温度跨度达320m，由预应力混凝土收缩、徐变、温度力等效应引起的次内力较大。为此，做了连续刚构、连续梁和刚构一连续组合梁3种结构形式的比较。经综合技术经济比选，决定在29号和33号主墩顶各设立一组活动支座(TJGZ-LX-Q17500-ZX，TJGZ-LX-Q17500-DX)，使主桥成为预应力混凝土刚构-连续组合梁结构。这种结构形式兼顾了连续梁和连续刚构的优点而扬弃各自的缺点，在结构受力、使用功能和适应环境等方面均具有优越性。其主桥总体布置见图1。

图1 渠江特大桥主跨立面布置图（单位：cm)

2 主梁结构设计

2.1 主梁构造

主梁几何尺寸的确定由梁的横、竖向刚度及某些构造因素控制，考虑铁路单线桥面宽4.9 m和两侧1.05 m宽人行道整体灌注，因此桥面宽需7m。为方便施工和节省圬工，梁体采用单箱单室变高度箱梁。梁体全长417.2m，采用直腹板、变截面箱梁，中跨中部和边跨端部梁高3.3m，为主跨的1／24.24，中墩处梁高6.0m，为主跨的1／13.33。箱宽在保证足够刚度的前提下，采用4.0 m，宽跨比为1／20。中部18m梁段和边跨端部17.6m梁段为等高梁段，其余梁段梁高按二次抛物线变化y= 3.3+x2/290.37(m)，其中以7号块件小截面端顶板顶为原点，x= 0～28m。顶板除端部局部加厚为70cm外，其余均为35cm；底板厚40～60cm；腹板厚30～70cm。腹板厚度按直线线性变化，底板厚度按抛物线变化。全联在端部和支墩处共设10道横隔板，横隔板开孔洞供人行通过。梁体结构见图2。

图2 梁体构造图

2.2 预应力体系

箱梁按全预应力设计，考虑箱梁较高、铁路活载较大等因素，梁体按双向（纵、竖向）全预应力设计。纵向采用9～15.2mm高强度低松弛钢绞线，fpk=1860MPa，M15-9锚具，YCW250B千斤顶张拉，采用内径Φ75mm的塑料波纹管成孔。竖向采用直径25mmPSB830螺纹钢筋，M-25型锚具锚固，内径Φ35mm(δ=0.5mm)波纹管成孔，采用单端张拉。

3 下部结构设计

3.1 主墩构造

30～32号刚构主墩采用C40钢筋混凝土矩形空心墩，为减少风振与风力对高墩的影响并考虑水流作用、撞击作用及美观要求，横向端面做成圆弧形。墩身顶部外壁顺桥向长6m，横向宽4 m（不含两侧各1.5m圆弧端面尺寸），纵向壁厚0.9m、横向壁厚1.0m；纵向内、外坡度为1:0，为满足全桥结构横向刚度和主桥上下部结构的传力要求，主墩采用横向内坡度60:1，横向外坡25:1。墩顶为墩梁固结的联结形式，墩梁结合部设计为2个矩形箱体的正交：纵向两墩壁上延至箱体内成为两横隔板，横向两墩壁与腹板联结。梁体的各种力通过横隔板和腹板传递至空心墩柱的四壁。

29号、33号墩顶采用纵向活动支座和多向活动支座，放松纵向位移，控制横向和竖向位移。既保证在纵向荷载作用下主梁自由伸缩，也保证主梁横向和竖向稳定。梁体在此处为连续结构，与支座中心对应处设横隔板，将传递至此的梁体竖向力通过横向2个支座向下部结构传递。桥墩同样采用C40钢筋混凝土圆弧端面矩形空心墩，墩颈纵向长6m，横向宽4 m（不含两侧各1.5m圆弧端面），纵横向壁厚1.0m的钢筋混凝土；墩身纵向内、外坡度为1:0，横向内坡度60:1，横向外坡25:1。

墩体受主力+附加力组合荷载控制，并考虑水流、船体撞击作用。底部设置3 m高的实体段，并采用C15混凝土回填至最高通航水位以上5m。在墩身内部及外面设置检查设备（检查梯，检查洞，检查平台等）。

3.2 基础设计

主桥桥址处基岩为泥岩夹砂岩，覆盖土层卵石土，覆土加强风化层厚度为1.5～12m，水中墩覆盖层薄。综合考虑水深、覆盖层厚度和基岩承载力情况，主墩基础采用柱桩基础。29～33号墩均采用16根钻孔桩，桩径2.5 m，桩长分别为16m～ 27.5；为利于水流，承台采用圆端形，厚度4 m，横桥向宽26 m，纵桥向宽19.6 m，除29号水边墩外，其余4个水中墩桩基均为高桩承台，考虑河床最大冲刷深度，31号、32号墩自由长度达14～15m。若考虑自由长度，两墩墩高达90m。群桩在平面上的布置，中间为行列式布置，横桥向两端为梅花形布置，承台和桩基采用C35抗侵蚀钢筋混凝土。位于水边的桥墩基础，采用钢板桩围堰施工；位于河槽中的主墩采用钢吊箱及双壁钢围堰施工，材料及人员运输采用塔吊与船运相结合。主墩桩基布置见图3。

图3 主墩桩基布置图

4 结构计算

4.1 荷载组合

主力：恒载+活载；恒载+活载+横向摇摆力。

主力+附加力：主力+温度变化；主力+温度变化+制动力+风力（纵向）；主力+温度变化+风力（横向）。

主力+特殊荷载：恒载+运梁荷载。

4.2 主要计算结果

计算程序：采用桥梁结构分析系统BSAS

刚构-连续组合梁划分为124个单元进行有限元分析计算，分别按各施工阶段和运营阶段进行内力分析和应力计算，并进行了截面强度检算。计算结果及指标详见表1。

墩体检算结果：混凝土最大压应力9.3 MPa，最大拉应力0（考虑混凝土不能受拉），钢筋最大压应力11.6 MPa，最大拉应力123 MPa，混凝土裂缝宽度0.15mm，满足规范要求。

静活载作用下的挠度值：在静活载作用下，边跨最大挠度值11.3m，小于L/800= 60mm。中跨最大挠度值29.1mm，小于L/700=114mm。

箱梁横截面按横向环框内力分析配置普通钢筋。

刚构-连续组合梁横向第一阶自振周期：1.47秒。全梁支点反力（表2数据压为正，拉为负）。

表1

5 梁部施工顺序

刚构—连续组合梁采用轻型挂篮分段悬臂灌注施工，分别在29号～33号墩墩顶立模灌注0号梁段，待混凝土强度及弹性模量达到设计值的90﹪且不少于5天的龄期后方可张拉0号梁段预应力。在0号梁段安装挂篮，分别在挂篮上对称向两侧顺序灌注各梁段，移动挂篮，灌注下一个梁段，直到形成五个T构。利用挂篮灌注合拢第二、五跨梁段，形成两个∏形和一个T构；然后再利用挂篮灌注第一、六跨11号块件，并同时在第二、五跨跨中逐渐加压重50吨；搭架灌注两边跨13号梁段，形成两单悬臂结构，浇筑两边跨合拢段12号块件；最后合拢第三、四跨跨中10号梁段，形成整个刚构-连续组合体系。

表2

6 结语

渔家咀渠江特大桥为兰渝铁路重庆段广安支线铁路的重点控制工程，该桥总长长，建设环境复杂，并集大桩径、超大群桩基础、高墩、大跨、长联等技术指标于一桥。该桥的设计是已有铁路科技成果的成功推广和应用，通过本桥的设计，为今后高墩、大跨度铁路预应力混凝土结构桥梁的设计提供了有益的经验。

[1]马庭林，鄢勇，廖尚茂，陈克坚.内昆铁路李子沟特大桥设计[J].桥梁建设，2002，(3).

[2]曾昭强.重庆井口嘉陵江特大桥设计[J].桥梁建设，2002，(3).

[3]许智焰，马庭林.内昆铁路花土坡特大桥设计[J].桥梁建设，2004，(1).

钢管扣件的分色管理

扣件式钢管脚手架因使用方便快捷，施工成本低，在建筑工程中得以广泛应用，但脚手架的工伤事故时有发生，究其原因，除施工应用方面、市场管理方面、质量监管方面等主要因素外，产品本身质量问题也应引起各方高度关注。大部分钢管、扣件厂生产工艺落后，技术水平低，产品质量很难保证。加上市场竞争激烈，许多厂家将国家标准规定的钢管壁厚3．5mm减到2．75mm，至更薄。当前施工工地上已基本看不到壁厚3．5 mm的钢管。这钢管经过若干年锈蚀，使壁厚进一步减薄，存在严重安全隐患。

1报废界定

以下情况必须就地封存，集中销毁：(1)凡外观有明显裂缝、结疤及自行对接加长的钢管、扣件；(2)最小壁厚在2．75 mm以下钢管；(3)十字扣件重量在0．9kg、转角扣件重量在1．2 kg、对接扣件重量在1.3 kg以下扣件。

2统一标识

(1)铁锈红或红白相间色用于最小部位壁厚在2．75～3．0 mm的钢管，该类钢管仅可用于非承重杆件和围护栏杆。

(2)黄色或黄白相间色用于最小部位壁厚在3．0mm以上和重量在0．9kg(十字扣件)、1．2kg(转角扣件)、1．3kg(对接扣件)以上，但经检测力学性能达不到国家标准合格要求的钢管、扣件。该类钢管、扣件每次使用前必须进行抽样检测，按实际检测的相关技术指标，调整规范中规定的技术参数进行专项方案设计，不得用于高层、大跨度、较大荷载的架体。

(3)蓝(绿)色或蓝(绿)白相间色用于符合国家标准的钢管、扣件，承重支撑架、高度在25 m以上的落地式脚手架和总高度在50m以上的高层外脚手架。工程中必须使用该类钢管、扣件。

3完善制度

(1)施工现场所有钢管、扣件在使用前必须进行抽样检测，并根据检测结果进行颜色统一标识，详细记录钢管、扣件的来源、数量、使用次数、使用部位和质量检验等情况。未经检测、未按检测结果进行颜色统一标识的钢管、扣件不得在工程中使用。

(2)加大巡查力度，对施工现场分色钢管、扣件进场抽检，未按上述规定的，督促各方及时计算复核、加固整改，并对相关责任方严肃查处，计分处理，累计到一定分值，计入企业不良行为，与招投标挂钩。

试行3年来，杜绝了不合格钢管、扣件在承重支模架、高层脚手架等危险性较大分部分项工程中的使用。严格颜色标识，限制了不合格钢管、扣件的使用范围。减少了不合格钢管、扣件的一次性报废损耗。并通过不定时现场巡查抽检督促租赁方、施工方建立不合格材料的报废制度，保证了工程质量安全，赢得了各方赞同。目前，施工现场钢管、扣件合格率稳步上升，取得了较好的社会效益和经济效益。

（摘自：《建筑工人》）

Designing Techniques for a Super Railway Bridge Spanning Qijiang River in the Lanzhou-Chongqing Railway Line at the Yujia Mouth

The huge railway bridge crossing Qijiang River is a single-track railway bridge that is steel-strucured and continuity-beamed(the main span is 48+4×80+48m)with a seven-meter deck and a four-meter box-width.And the main cable is a steel-weave strand 9-15.2 in diameter.The bridge piers are hollow with arc top surfaces with bored-piles as bridge abutment foundations.The initial spanning cross construction was performed in the first stages and then middle spanning cross construction was done for the close.

steel-structure beams;design of beam;calculation of structure

U442.5

A

1671-9107（2010）06-0019-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.6.019

2010-4-1

李克奎，四川达州人，长沙铁道学院毕业，工程师，从事桥梁设计工作。