合肥南站高架桥梁的设计与施工

韩国庆 施忠原

(1.中铁二院工程集团有限责任公司， 成都 610031；2.中铁十一局集团第四工程有限公司， 武汉 430074)

合肥南站高架桥梁的设计与施工

韩国庆1施忠原2

(1.中铁二院工程集团有限责任公司， 成都 610031；2.中铁十一局集团第四工程有限公司， 武汉 430074)

合肥南站是国家级综合交通枢纽、特大型综合交通枢纽之一。高架桥作为合肥南站站房的一部分，位于站房东西两侧，集市政公路、铁路及出租车、公交车通道于一体。上层落客平台梁部为多跨连续梁，单箱六室等高度截面，顺接市政匝道桥；下层铁路T构梁部为鱼腹型截面，与铁路正线相接，墩身、基础共用。铁路T构采用满堂支架施工，落客平台梁部采用钢管柱+贝雷梁和碗扣支架两种支架系统作为现浇梁支撑脚手架。文章着重对落客平台连续梁梁部施工时，考虑支架体系对T构梁的作用进行受力分析，并进行T构梁的变形测量，最后根据受力分析和监测值对T构梁进行综合评估，发现其各项指标能够满足要求。证明本工程设计和施工均较好地满足使用功能，并能解决站房及其他相关构筑物的建设需求。

合肥南站； 高架桥； 桥梁设计； 支架施工

1 工程概况

合肥南站位于合肥市包河区徽州大道东侧，毗邻京台高速公路，是合肥铁路枢纽南环线和京福高速铁路上的新建大型站房。合肥南站站房为全高架支撑上悬结构，总建筑面积近10万m2，预计最高聚集人数高达9 000人。合肥南站主要连接沪汉蓉客运专线、商杭客运专线、京福高速铁路和合安城际铁路，以铁路客运为中心，是集城市轨道交通、中短途公路交通、市区公共交通、出租车、摆渡车及社会车辆等多种交通方式于一体的综合交通枢纽，是华东地区重要的交通运输综合体，也是国家级的综合交通枢纽之一。合肥南站已于2014年11月12日建成运营。

合肥南站范围内高架桥共2座，分别位于站房东、西两侧，南北向横跨京福场、沪汉蓉场26股道，其中E-G轴、M-P轴为京福、沪汉蓉正线，在南北侧B轴、3/S轴与市政匝道对接。送客高架桥建筑面积近18 800 m2，其桩基础、承台部分与T构铁路桥的桩基础、承台共用。送客高架的墩柱位于铁路桥轨道T梁上，墩身采用钢筋混凝土矩形墩，基础采用钻孔灌注桩，按照摩擦桩设计。

2 高架桥梁结构设计

2.1 梁部设计

高架桥梁部分上下2层，上层为接落客平台，为市政城市道路桥梁，顺接市政匝道桥梁，其主要技术指标：

(1)设计荷载：公路—Ⅰ级；

(2)桥梁标准宽度：33.5 m；

(3)道路等级：城市道路；

(4)抗震设防类别：B类，重点设防；设防措施等级：8度；

(5)设计基准期：100年；

(6)设计安全等级：Ⅰ级。

梁部采用现浇预应力混凝土箱梁，构造为四联多跨连续刚构桥，自南到北跨度依次为：(20.55+21+21.55)m+(11.5+21.25+2×21)m+(21+21.25+11.5)m+(21.25+2×21+25.5)m，采用单箱六室等高度截面，横向设1.5%的人字坡，箱梁梁高1.5～1.75 m，桥面标准宽33.5 m，顶板、底板厚度均为25 cm，腹板厚度采用45(50)～65(70)cm。连续梁在中墩和伸缩缝处分别设置中横梁、端横梁。中横梁宽2.5 m，端横梁宽1.52 m，如图1所示。

图1 接落客平台梁部构造图(cm)

高架桥的下层梁部为铁路桥，为钢筋混凝土T构桥，主要技术指标：

(1)站场情况：2场12台(合福场、沪汉蓉场)。

(2)线路资料：4条正线18条到发线，正线线间距4.6 m、5.0 m；到发线线间距6.0 m；到发线到正线线间距6.5 m。

(3)线路纵坡：平坡；轨面标高：33.88 m(黄海高程)。

(4)设计荷载：ZK活载。

(5)轨道结构形式：合福正线及两侧到发线采用无砟轨道，正线采用CRTS Ⅱ型轨道结构，两侧到发线采用CRTSⅠ型双块式结构。其余全部为有砟轨道。

(6)设计使用年限：正常条件下结构设计使用年限为100年。

(7)环境类别：碳化环境作用等级为：T1、T2；氯盐环境作用等级为：L1；化学侵蚀作用等级为：H1～H2。

T构桥跨度布置为：(15.8+15.9)m，梁体呈鱼腹型，梁宽13.4 m，梁高1.6 m，梁体采用C40混凝土，钢筋采用HRB335钢筋。T构桥墩处，桥墩往上伸出，作为送客高架桥的桥墩。T构的两端各设置纵向活动支座4个，共计8个。小里程端支座中心线距梁端75 cm，大里程端支座中心线距两端100 cm，T构梁总长33.45 m，如图2所示。

图2 铁路T构梁部构造图(cm)

2.2 墩柱设计

高架桥梁的上层梁部为三孔一联或四孔一联的连续刚构桥，梁部与桥墩柱的采用如图3所示。桥墩采用矩形实体墩，墩身不放坡。墩梁固结处，在墩顶设30 cm×30 cm的梗腋，以利受力；考虑两梁相接处支座设置的需要，将交接墩顶做大成“禾”形墩。B轴、3/S轴处墩柱与基本站台相连接。

图3 接落客平台梁墩力学简图

高架桥梁的下层为T构，T构的桥墩(固定墩、活动墩)构造如图4、图5所示。桥墩横向侧壁开槽，敷设φ110 mm排水管，墩内设φ160 mm排水管，与落客平台的墩内排水管相连通。活动墩与6轴、23轴的T构共用，紧邻雨棚侧的活动墩顶，除设有T构桥的支承垫石外，还设有雨棚柱及其柱脚。

图4 T构桥墩根部构造图(cm)

图5 T构桥墩支座处构造图(cm)

2.3 基础设计

高架桥上下2层，共用桥墩、基础。T构中墩和基础承受来自接落客平台和T构铁路桥的双重荷载，受力复杂。T构活动墩及其基础承担着来自相邻T构梁、北站房、主体站房、南站房、雨棚柱、基本站台、市政匝道桥等的荷载，受力极其复杂。以T轴交7轴、9轴为例，列出各墩柱的相对关系，如图6所示。

图6 桥墩平面局部布置图(cm)

桥址区地质多黏土(膨胀土)、全风化粉砂岩(W4)、强风化粉砂岩(W3)。W3岩质一般较软，层厚10～55 m，地基基本承载力fak=280 kPa。作为桩尖持力层，按摩擦桩设计，桩径1.0 m，桩长L均不小于40 m。

3 施工方案的确定

高架桥的T构铁路桥墩及基础施工完毕后，T构梁部采用满堂支架法施工，待鱼腹实体梁部施工完毕后，进行接送客平台的墩柱施工。预应力空心箱梁多室、梁宽、截面大，是高架桥施工的关键。高架桥混凝土分2次浇筑，第1次浇筑至腹板上倒角位置，第2次浇筑顶板。如图7所示。

图7 高架桥墩柱施工

为满足合肥南站总体施组要求、满足沪汉蓉正线铺轨要求，对接送客高架桥的施工方案进行优化。送客高架现浇箱梁E-G轴，M-P轴及两轨道梁之间采用钢管柱+贝雷梁支架，高架桥两侧基本站台位置采用碗扣支架。

3.1 钢管柱+贝雷梁支架方案

贝雷梁支架下方钢管柱采用螺旋焊管，底部设置钢板，分别位于轨道梁挡碴墙内侧。正线桥通道上管柱底部设混凝土防撞条形基础，基础钢筋网片，顶面预埋钢板，并在两端吊耳以便于使用完后移动。钢管柱底部采用角板焊接在条形基础上，其余桥面上设混凝土普通条形基础，钢板管柱底部采用法兰钢板与条形基础锚固。相邻管柱之间采用槽钢和工字钢连成为一个整体。钢管柱顶设置槽口，上部设2根工字钢横梁，贝雷梁布设在工字钢上，横向共设置16组，为单层双排结构，底板范围内共计14组，两侧翼板范围共计2组。贝雷梁上横桥向铺设工字钢，工字钢与上层方木交叉点设3～8 cm高木楔，用以调整底模标高。上部纵向布设1层方木，方木上方铺设竹胶板作底模。如图8所示。

图8 钢管柱+贝雷梁支架施工

高架桥贝雷梁支架先搭设第二、三联，第三联预应力张拉压浆完成后，卸落钢管柱顶部砂盒和底模木楔，拆除底模方木和工字钢。解除最外侧贝雷梁横联钢管及底部工字钢固定槽钢，贝雷梁底安装辊轴，逐孔牵引贝雷梁移至第四联就位。第二联贝雷梁采用同样方法移至第一联。同步进行第一、四联梁部的施工。

3.2 碗扣支架方案

在高架桥两侧基本站台位置，即第一联和第四联，在基本站台板施工完成后进行梁部施工，站台板底部支架不拆除。站台板下支架搭设前对原地面1.5 m深度范围内土层进行动力触探试验检测，确保地基承载力[σ]不小于120 kPa,如不能满足应继续挖深换填处理。南北两侧边跨支架采用碗扣式支架搭设在基本站台梁板上，横桥向宽度33.6 m，纵桥向单跨长度南侧25.8 m，北侧30 m，钢管支架总高度为7.9 m。站台板支架搭设步距为(0.6×0.6×1.2)m，横梁位置加密为0.3 m。碗扣式钢管支架底部设底托，顶部设顶托，顶托上横向布设工字钢横梁，再铺设纵向方木，上面铺设1.8 cm厚竹胶板作底模。在搭设满堂支架后，用普通钢管搭设纵、横向剪力撑。剪力撑对称设置，剪力撑纵、横向均间距4.8 m设置1道，如图9所示。

图9 碗扣支架施工

3.3 支架施工检算

贝雷梁最大跨为(12+9)m，选取中横梁下截面对贝雷梁支架进行检算。经检算满足设计要求，符合规范要求。

4 T构梁受力分析及监测

由于落客平台梁部施工时的支架均搭设在T构铁路桥上，前述施工方案对T构桥的受力、变形至关重要，直接决定施工方案是否可行。建立了T构铁路桥的有限元模型，模拟施工荷载，对T构桥的安全性能进行考察，经评估前述施工方案可行。箱梁现浇施工时，在T构梁部设置测点，进行量测，发现其沉落量在规范控制范围之内。

4.1 T构梁受力检算

4.1.1 纵向钢筋检算

采用有限元分析及辅助计算程序，得到T构桥跨中、根部两截面的钢筋、混凝土应力和裂缝计算结果，如表1所示。

表1 T构纵向配筋计算结果

4.1.2 横向钢筋检算

截取T构桥横桥向3.5 m范围内的一段梁元，在其上施加荷载，得到最不利截面处的弯矩值 2 500.8 kN·m。最不利范围内，横向钢筋直径为25 mm，钢筋间距15 cm，换算为有效钢筋23根。得到横向计算的钢筋、混凝土应力和裂缝的计算结果，如表2所示。

表2 T构横向配筋计算结果

4.1.3 支座反力检算

铁路T构梁每端设置活动支座4个，支座型号为：LQZ(E)-Ⅱ-3000ZX-100，从计算模型中提取本T构梁的支反力，如表3所示。

表3 T构支座反力值

由此，支座处反力检算结果满足要求。

4.2 T构梁受力监测

在T构梁部设置测点，并进行预压。支架预压采用砂袋加重进行加载，预压加载按照预压总荷载的30%、60%、90%、120%分4次加载，并在加载至120%时静置24 h，共对支架及基础进行6次沉落量测量，支架预压荷载全部加载完毕后，最后2次沉落量观测平均值之差均不大于2 mm时，终止预压卸除预压荷载，满足要求。

5 结束语

高速铁路站房房交通运输枢纽的功能需求决定了高架桥的设计和施工有别于常规的高架桥。从使用功能上讲，上层汽车、中层火车、下层出租和公交车通道，是一个立体交通运输综合体。合肥南站高架桥自建成运营以来，系统运行良好，与合肥南站一道成为合肥的地标性建筑。从某种意义上讲，合肥南站的建设具有一定的标杆意义，为大型铁路站房尤其是高速铁路站房枢纽提供了有益参考。

从设计与施工角度看，高架桥的全过程建设应更注重与站房、承轨层、市政匝道桥、站台、地铁等相关构筑物的协调与配合。

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Design and Construction of Viaduct Bridge for Hefei South Railway Station

HAN Guoqing1，SHI Zhongyuan2

(1.China Railway Eryuan Engineering Group Co.Ltd，Chengdu 610031，China；2.China Railway 11th Bureau Group No.4 Engineering Group Co.Ltd，Wuhan 430074，China)

Hefei South railway station is a national-level transportation hub，one of the largest integrated transportion hubs. As a part of the Hefei South railway station，the viaduct is located in the east and west sides of the station building, integrated with municipal highway, railway, taxi lane and bus lane. The upper beam is multi-span continuous beam with single-box and multi-cell section, connecting municipal ramp bridge; the lower beam is T Shape beam with fish bellied type section. It connects with the main line with shared pier body and foundation. The railway bridges were built by full support, the continuous beams were built with steel column & bailey beam and bowl type coupler supporting systems as cast-in-situ beam supporting scaffold. When the upper continuous beam is under construction，force analyses are taken on the effect on the T shape beam from support system, and the deformation of the T beam is evaluated. Finally the comprehensive evaluation is taken for the T shape beam according to force analysis and monitoring value, it is found out that every index can meet the requirement. It is proved that the design and construction can satisfy the using function and address the construction needs of station building and other related buildingss.

Hefei South railway station； viaduct bridge； bridge design； support construction

2015-08-18

韩国庆(1982-)，男，工程师。

1674—8247(2016)01—0069—05

U448.28

A