济南市齐鲁大道跨京沪铁路高架桥设计

朱建方，王建光，任 文，贾 栋

（济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司，山东济南 250101）

1 概述

铁路是国民经济的命脉，是国家交通运输的重要组成部分，铁路运输的安全是铁路工作的重中之重，一旦铁路安全受到威胁，将会影响到整条铁路的正常运行，造成重大损失。因此，铁路方面在自身全面保证安全的同时，十分重视可能对铁路造成影响的新建跨铁路桥梁的建设，对桥梁的桥型、跨径、材料、施工等严格审查，尽可能降低对铁路的影响。因此，跨越铁路部分的桥梁设计十分复杂，要通过各种措施确保铁路的安全，除了保证工程竣工后的铁路正常运营安全外，施工过程中的安全尤其重要。桥梁设计既要考虑既有铁路的情况，同时要兼顾规划铁路，为铁路发展预留空间。

随着城市现代化建设的高度发展，城市高架桥的建设速度也越来越快，高架桥梁与既有铁路之间的相交结构也相应的增多，特别是铁路重点城市，原有的下穿铁路交通已远远满足不了城市快速发展的要求，尤其是近几年来，全国各大城市的下穿铁路桥汛期排水问题日益突出。随着铁路的全面提速，较多的铁路干线已改建成电气化铁路，对上跨高架的设计、施工影响较大，跨铁路高架的设计要求也越来越高。

下文以工程实例，具体阐述跨铁路高架桥设计的方法。

2 工程概况

（1）规划概况

济南市齐鲁大道是连接滨河新区与主城区、西客站片区的重要交通主干道。根据总体设计，齐鲁大道穿越京沪铁路节点采用高架桥方式跨越京沪电气化铁路，为重要的跨铁路结构工程，该处铁路为全国重要的铁路命脉、电气化繁忙干线铁路，对在其上施工的结构工程要求极高。

高架桥南起德州路，经清源路、滨河南路、滨河北路、京沪铁路至济齐路落地，跨越小清河、南太平河两条现状河流及南水北调暗涵，全长1 187 m，设计速度60 km/h，双向六车道，桥梁总宽29 m，见图1。

（2）现状概况

齐鲁大道高架与京沪铁路线相交处交点里程为京沪三线K472+225.80，铁路为北京至上海的京沪铁路，走向为东西走向，共2股道，道路与京沪三线夹角为87.27°。京沪三、四线均位于曲线上，曲线半径R=4 000 m。铁路路基高度约3.0 m，铁路线间距4.13 m。铁路两侧有电气化接触网，南侧为电力的贯通线。现状铁路南侧125 m为小清河，北侧85 m为南太平河，小清河南、北两岸为新建的滨河南路及滨河北路现状路，国家重点工程的南水北调输水暗涵位于小清河与滨河北路之间；与铁路交叉点处上方有电力高压线跨越。

（3）结构净空

根据铁路部门规划及现场实测数据，跨铁路桥孔桥下所对应的接触网跨间既有接触网最高带电体距轨面得高度为8.0 m，综合考虑安全高度、施工防护高度及预留京沪线抬道高度等因素，结构净空选择采用8.7 m。城市道路机动车道净空不小于4.5 m。

3 总体设计原则及设计理念

（1）总体设计原则

a.安全性原则：设计方案综合考虑工程安全、施工安全、行车安全、交通参与者安全，消除安全隐患，最大程度上减少施工及后期运营过程中对铁路的影响。

b.服务社会原则：设计功能满足交通功能需求，为交通出行者提供便捷、安全、通畅的环境，服务于社会发展和人民的生产、生活。

c.标准化原则：桥梁设计考虑施工的可实施性，采用技术成熟、合理的施工方法，结构型式尽量模数化、标准化，且可机械化施工，缩短施工周期，降低工程造价。

（2）设计理念

安全舒适、环境融合、资源节约。

4 跨京沪铁路高架桥总体设计方案

（1）齐鲁大道跨京沪铁路桥引桥段跨越节点多，总体布置要综合考虑铁路交通系统、地面道路交通系统、排水及设施管线系统的影响。重点对3处节点进行深化。

a.跨铁路节点：采用一跨35 m简支梁，桥墩设置盖梁与相邻引桥段共用。

b.跨小清河、南水北调输水暗涵节点：采用一联34 m+45 m+45 m+34 m变截面预应力混凝土连续箱梁。该联跨径的布置综合考虑了桥下小清河河道的景观、已建小清河地面辅道桥的跨径布置、滨河北路南侧南水北调输水暗涵、滨河南路及滨河北路的地面交通。

c.跨清源路节点：根据交叉口管线物探资料，路口北侧及南侧现状分别有一2 m、5 m宽东西向电力沟，为避免破坏已经投入运行的电力设施，结合地面交叉口的交通渠化设计，本处采用跨径组合为30 m+35 m+30 m预应力混凝土连续箱梁。

其余位置标准跨径为30m，高架桥总长866m，南引道长148 m，北引道长173 m，见图2。

（2）跨线桥横断面设计

根据规划，齐鲁大道跨铁路位置为双向6车道，两侧各设2 m宽的人行道，跨线桥桥梁总宽29 m，见图3。

鉴于桥梁宽度大，下部结构布设考虑如下两个方案。

单幅桥三柱方案：桥下视觉通透较开阔，结构整体稳定性较好，横梁不需设置预应力，横梁梁高比双柱方案小，道路纵断面线型最优，施工时仅张拉纵向预应力钢束，施工周期短，节约工程造价。

单幅桥双柱方案：桥面较宽，结构整体稳定性不易控制，桥梁结构受横向控制，梁高高度需比三柱方案增大0.4 m，跨线桥纵坡局部需加大至4.5%，线型较差，且横梁须设置预应力，经计算双柱间距为15 m时横梁配束最优，需14束Φ15.2-17钢束，施工时需纵、横梁钢束交替张拉，施工周期增长、造价较高。

高架桥横断面方案比选见图4。

推荐采用单幅桥三柱方案。

4 跨京沪铁路节点设计

4.1 跨铁路结构方案比选

根据桥梁结构设计经验，跨铁路节点35 m跨径可采用简支结构，满足铁路部门要求的快速、经济、安全的结构特性，进一步考虑结构铁路的安全要求和施工要求，为避免与铁路电气化接触网相互影响，可选择采用预制结构，根据经验，该跨径中可选择的结构形式有多种，如预应力简支“T”型梁结构、简支钢箱梁结构及预应力简支箱形梁结构，本文提出两种方案进行比选。

（1）方案一：后张预应力混凝土小箱梁

小箱梁设计高2.0 m，全桥共设计10片小箱梁，每片宽2.4 m，相邻两箱之间通过湿接缝连接，湿接缝共计9道。每片箱梁仅需设3块现浇横隔板，全桥共需30块，见图5。

（2）方案二：主梁结构采用钢—混凝土叠合梁

钢—混凝土叠合梁设计高1.8 m，全桥共设计7片钢箱梁，每片钢箱梁梁宽2.5 m，重约80 t，相邻两箱之间净距1.8 m，通过横向连接钢板铆接及焊接，见图6。

（3）方案比选

a.方案一：后张预应力混凝土小箱梁

优点：预制小箱梁具有跨径大，可靠度高且无需搭设临时支架的特点。小箱梁安装完成进行湿接后，即可进行桥面铺装层及附属设施的施工。施工对铁路影响小，后期运营维护成本低，工程造价低。

缺点：单片箱梁重约130 t，吊装重量较钢箱梁大；梁体吊装片数较多，安装周期长。

b.方案二：钢—混凝土叠合梁

优点：采用钢－混凝土组合箱型截面，能够充分发挥混凝土材料抗压及钢结构的抗拉性能。结构自重较轻，吊装较方便。

缺点：钢箱梁需在工厂内进行加工，现场拼接吊装；开口钢箱梁截面顶板混凝土先预制后浇筑。

施工对铁路影响大；钢箱梁横向需进行铆接及焊接，箱梁顶部多处焊接剪力钉，混凝土预制板需进行湿接。钢构件的焊接、铆接操作以及桥面预制板的湿接操作，均需要现场绑扎钢筋、支模板、浇注混凝土，焊接构件越多，对列车运营影响就越大。

钢梁的防腐及耐久性是一个世界性的课题，桥梁在建成运营后，需要长期的防腐维护操作，对铁路的交通影响大，后期运营维护成本高。

经综合比较分析，推荐跨铁路桥位置方案采用造价较低的后张预应力混凝土小箱梁方案。

4.2 施工方案

预应力混凝土箱梁结构的施工，可采用预制吊装法施工，由于受京沪铁路电气化、梁长及周围环境的限制，采用吊机施工有较大难度和风险，为确保施工时对铁路影响降低到最小，选择采用架桥机进行安装施工。

跨铁路桥下部结构施工时，必须先做好防护，必要情况下采用拉森IV型钢板桩对承台开挖面进行加固，起到对铁路路基的防护作用。避免对既有铁路路基造成影响。

4.3 成桥后保护措施

跨铁路桥的设计，必须考虑桥梁建成后对铁路的影响，应采用有效措施，确保桥下铁路运营的安全。

（1）防抛网设置

成桥后，跨铁路范围及相邻连续梁桥边跨栏杆上设置防抛网，防抛网高度需达到2.8 m，防止运营阶段桥面上有物品抛入。

（2）全桥接地

整个高架桥采用预应力混凝土结构，跨铁路位置梁底距电气化接触网比较接近，会存在较大的感应电流，因此必须把上部结构钢筋连接成一体，连接至接地极，使其满足电阻小于4Ω要求。

5 跨铁路桥设计要点总结

（1）桥梁跨径选择注意事项

桥梁跨径的选择要根据铁路轨道实际情况来确定，最好选择大跨度桥梁一跨跨越，桥梁墩位与轨道的安全距离需要根据轨道性质、桥梁形式、施工方法等多方面因素来确定。在桥梁施工过程中，设计上还必须根据上、下部结构的施工工艺，预留施工时的机具和支架等的位置，以保证施工安全。

跨越处于弯道上的铁路，桥梁修建后的墩位应保证铁路机车具有安全瞭望距离和安全制动距离，距离的长短根据铁路机车运行的速度确定。因此，处于铁路内弧侧的桥梁墩位应尽可能远离铁路。

（2）新建桥梁要与周边环境协调。

紧邻既有桥梁等构筑物的跨铁路桥梁设计较复杂，除满足铁路的各种要求外，还要在跨径、高程上尽量和既有构筑物保持协调统一，为桥下铁路预留发展空间，铁路范围内桥梁新建墩柱位置要根据既有铁路分布情况和地形确定，且兼顾与原桥墩柱的对齐、协调。

当桥梁与铁路既有构筑物比较近时，新建基础边缘距离原有建筑要尽量远，垂直距离保持2 m以上，保证构筑物在施工及后期使用上的安全。

（3）施工工艺要成熟、可靠

修建跨铁路桥梁，铁路不能中断行车，因此施工的安全性是最重要的。铁路安全一旦出现问题，将影响整个铁路大动脉的正常运转。特别是跨越铁路重要干线，可行的铁路施工方案制约桥型的选择。一般情况下，要选择安全快捷的施工方案。

由于现浇结构需要在铁路上方搭设支撑，铁路上面施工时间要长达数月，对铁路的影响在此时间段内长期存在，再加上净空等因素，很难达到铁路的满意度。预制混凝土结构小箱梁或板梁，一般采用吊机或架桥机架梁，架梁时间短，对铁路影响比较小，对于较小跨径采用比较多。而大跨度梁的施工，要首先确定临时墩位置和铁路的给点时间，根据过铁路施工的最短时间选择施工方案。

6 结语

本文以济南市齐鲁大道跨京沪电气化铁路工程设计实例，阐述了在跨越铁路的结构设计中，应注意的跨径、净空、结构形式等因素，选择最佳的结构形式，以满足铁路部门的要求，减少施工时对铁路的影响，保障铁路后期运营的安全。结合工程经验，总结了设计与施工方案紧密结合的思路，并提出跨铁路设计、施工时的注意事项，为同类工程提供经验。

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[3]谷国宏.石家庄跨电气化铁路桥梁设计 [J].城市道桥与防洪,2007(9):35-39.