农谷路上跨南同蒲铁路立交桥设计

李帅

摘 要：南同蒲铁路大桥主桥采用（83+80）m预应力混凝土单T钢构连续梁桥，桥面宽24.5m。为减少施工期间铁路的运营安全并尽量减少对铁路的干扰[1]，该桥采用转体法施工（转体重量1.5万t，转体角度为49.27°）。该桥采用单箱三室截面，矩形实体墩，钻孔灌注桩基础，转体系统由转体下盘、球铰、上转盘、转动牵引系统组成。对主梁整体结构、横梁横向静力、桥面板横向静力、转体系统分别进行计算，结果表明该桥的各项指标均满足规范要求。

关键词：单T钢构；上跨既有铁路；转体施工

中图分类号：U448.17 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）20-0096-03

Abstract： The main bridge of Nantongpu Railway Bridge is composed of （83+80） m prestressed concrete single T rigid frame continuous beam bridge with a width of 24.5m. In order to reduce the safety of railway operation during construction and reduce the interference to railway as far as possible， the bridge is constructed by rotation method （the weight of rotation is 15，000 t， the angle of rotation is 49.27°）. The bridge is composed of a single box with three sections， rectangular solid piers， bored pile foundation， and the rotary system is composed of the rotary footwall， the ball hinge， the upper rotary disc and the rotary traction system. The whole structure of the main beam， the transverse static force of the crossbeam， the transverse static force of the deck plate and the rotating system are calculated respectively. The results show that all the indexes of the bridge meet the requirements of the code.

Keywords： single T rigid frame； upper span existing railway； rotary construction

1 工程概况

新建农谷路项目在太谷县城区西部区域，南同蒲铁路大桥是农谷路项目的关键工程，采用（83+80）m预应力混凝土单T刚构桥跨越108国道及南同蒲铁路。

2 主要技术标准[2]

道路标准：城市主干路；桥梁宽度：24.5m；设计行车速度：60km/h；桥面横坡：2%；设计荷载：汽车荷载，城-A级，跨铁路主桥活载提高30%；抗震设计标准：地震动峰值加速度0.15g，特征周期0.40s，相当于地震基本烈度Ⅷ度区；桥下净空：既有南同蒲铁路净高≥7.96m，既有108国道≥5m；桥梁结构设计基准期：100年；桥梁结构设计使用年限：100年。

3 方案设计

平面设计：道路平面线形采用道路中心线走向，主线桥位于直线上，道路主线通过桥梁跨越108国道和南同蒲铁路。108国道及南同蒲铁路上跨桥采用“斜交正做”，桥轴线与南同蒲铁路和G108的交叉角度分别为49.27°和51.98°。

纵断设计：纵断面设计主要考虑南同蒲铁路净空、运营安全距离和构筑物的后期沉降等因素，立交净空不小于8.3m，纵坡采用0.5%，并在变坡点处设置相应的竖曲线。

横断面设计：主桥标准断面宽度为24.5m，断面布置为：0.5m（护栏）+1m（检修平台）+（3.5×2+3.0）m（机动车道）+0.75m（中央分割带）+0.75m（中央分割带）+（3.5×2+3.0）m（机动车道）+1m（检修平台）+0.5m（护栏）=24.5m。横断面布置见图3。

与铁路相对位置关系：12号墩下承台边缘距既有南同蒲上行线中心最小距离21.71m，12号墩墩身边缘距既有南同蒲上行线中心最小距离28.20m。12号墩基坑防护桩冠梁边缘距既有南同蒲上行线中心最小距离19.55m。13号桥墩承台边缘距既有南同蒲下行线中心最小距离14.44m，13号墩墩身距既有南同蒲下行线中心16.76m。

4 结构设计

4.1 主梁设计

主梁采用变高度单箱三室斜腹板混凝土箱梁，刚构墩顶部梁高6.6m，梁端部梁高2.8m，梁底线形按圆曲线变化，圆曲线半径R=475.6m，两端等高段梁长分别为17.92m和14.92m。箱梁顶板宽24.5m，底板宽15.17～16.69m，两侧悬臂板长3.5m。箱梁顶板厚0.3m，中墩顶和边支点处顶板厚度增至0.6m；底板厚度为0.3～0.9m，墩梁固结处局部加厚；腹板厚度为0.45～0.85m，边支点处局部加厚到0.75m，T形墩与主梁相交处局部加厚到1.05m。T形墩顶部对应主梁设置横梁，厚为3m，边支点处端横梁厚為1.5m，中横梁及端横梁均设过人洞，供检查人员进入。

全桥共划分为19个梁段，0号梁段长14m，1号梁段长8m，2～7号梁段长10m，边跨现浇段为9号梁段，两端长度分别为4.92m和7.92m，8号梁段为合龙段，长2m。

梁体采用纵、横向双向预应力体系。纵向预应力钢束采用顶、腹、底板布束方式布置，底板束采用15-？准s15.2钢绞线，顶板束、腹板束采用21-？准s15.2钢绞线，对应采用M15-15、M15-21锚具，两端张拉。端横梁采用19-？准s15.2钢绞线，M15-19锚具，两端张拉。中横梁横向预应力采用3-？准s15.2钢绞线，BM15-3和BM15-3P型锚具，单端交替张拉。

4.2 下部结构设计

T形墩为钢筋混凝矩形实体结构，上下固结，墩高5m，横桥向为倒梯形截面，宽度由墩顶15.09m渐变至墩底部13.17m，顺桥向厚3m。主桥采用台阶式承台，由上、下两层组成，上承台同时也是主墩墩座，底部为矩形，顺桥向13m，横桥向宽17m，高3m；下承台为六边形，长边长29.1m，短边长21.5m，高4m。主墩采用36根直径为1.5m的钻孔灌注桩，摩擦桩，桩间距为3.8m，桩长66m。

4.3 转体系统设计

转体结构由转体下盘、球铰、上转盘、转动牵引系统组成。

4.3.1 转体下盘

转体下盘为支撑转体结构全部重量的基础，转体完成后与上转盘共同形成桥梁基础。下转盘上设置转动系统的下球铰、保险撑脚环形滑道及转体拽拉千斤頂反力座等。

4.3.2 球铰

下球铰混凝土灌注完成后，将转动中心轴？准270mm钢棒放入下转盘预埋套筒中。然后进行下球铰聚四氟乙烯滑动片和上球铰的安装。每个球铰由930块？准6cm处于高压应力状态的聚四氟乙烯片组成，其计算压应力为79.9MPa，小于抗压设计强度100MPa。

4.3.3 转体上盘

转体时，上盘撑脚可以支撑转体结构平稳，8个保险腿对称分布于纵轴线的两侧。在撑脚的下方设有1.3m宽的滑道，滑道半径为4.5m，转体时保险撑脚可在滑道内滑动，以保持转体结构平稳。转体上盘在整个转体过程中形成一个多向立体的受力状态，上盘矩形截面尺寸12m×15m，高2.2m；转台直径为11m，高0.8m。

4.3.4 牵引系统

牵引系统由千斤顶、液压泵和主控台构成。在直径11m的转台圆周上缠绕锚固预应力钢绞线，使转动体系转动。

5 结构分析计算

5.1 主梁静力计算

采用有限元软件midas civil 2015软件对主梁结构进行分析计算。模型按照施工流程模拟支架现浇、拆除支架、边跨合龙、桥面铺装、运营等各个阶段。按照规范[3～5]要求，对结构自重、二期恒载、活载、温度荷载、整体温差、基础沉降等进行组合计算，结果表明，主梁整体各项指标均满足规范要求。

5.2 横梁、桥面板横向受力计算

采用有限元软件midas civil 2015软件建模进行分析计算。在计算横梁时，利用主梁整体计算所得出的支点反力换算成均布荷载添加在横梁上，活载按照车道布置情况等效为横向车轮荷载，再与其它荷载进行组合计算；计算桥面板时，截取单位长度梁段进行横向框架分析。计算结果表明，横梁、桥面板横向受力均满足规范要求。

6 结束语

预应力混凝土单T钢构连续梁桥造型优美、跨越能力强，转体施工有效降低了对既有铁路运营的干扰。针对南同蒲铁路大桥主桥上部结构、下部结构、转体系统分别进行了合理的设计和计算。通过本桥的设计应用，为今后该类结构的设计提供了有益的经验。

参考文献：

[1]张联燕，程懋方，谭邦明，等.桥梁转体施工[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2]中铁第一勘察设计院集团有限公司.南同蒲铁路大桥施工图设计[Z].西安：2018.

[3]CJJ 11-2011.城市桥梁设计规范[S].

[4]JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范[S].

[5]JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[6]秦啸.公铁立交桥施工处理措施的优化方案探讨[J].科技创新与应用，2016（04）：240.