里程较短铁路专用线简支梁设计方案的技术及经济分析

程 戈

中铁工程设计咨询集团有限公司太原设计院，山西 太原 030013

随着国家发改委发布《关于加快推进铁路专用线建设的指导意见》以及地方关于“蓝天保卫战”“公转铁”等一系列文件的出台，铁路专用线建设项目日益增多，专用线在跨越起伏地带时常采用铁路定型图中标准孔跨T梁的设计形式，施工方法多为预制架设法或价购梁架设法。线路里程较短的铁路专用线中涉及的简支T梁数量较少，若采用预制T梁架设设计方案，则会出现制存梁场建设费用摊销过大，而无法实施的问题；若采用价购T梁架设设计方案，则会因数量较少、超限远距离运输，而出现无法运抵现场的问题。存在上述问题时可以采用非标准简支箱梁现浇的设计方案，施工方法多为支架现浇法或移动模架现浇法。文章着重分析了简支T梁、简支箱梁结构形式下不同设计方案的技术及经济指标，提出了不同条件下适宜里程较短专用线桥梁工程的简支梁设计方案。

1 简支T梁架设设计方案技术及经济分析

山西吕梁北煤炭某专用线工程线路正线全长4.844km，接轨于吕临支线吕梁北站吕梁端咽喉西侧。全线设计桥梁共4座，总长度为451.98延米，其中单线桥梁共3座，总长339.44单延米；双线桥梁共1座，总长112.54双延米，桥梁分布表如表1所示。

表1 桥梁分布表

按照铁路桥梁一般设计，简支梁采用定型图标准孔跨T梁，需架设15孔即30片T梁。考虑采用简支预制T梁架设设计方案或简支价购T梁架设设计方案施工。

1.1 简支T梁架设设计方案技术分析

对于简支价购T梁架设设计方案，预制T梁均由距项目最近的太原市向阳店梁场供应，运输可以采用铁路运输和公路运输两种方案。如果采用铁路运输需经太原北站、太原枢纽、太中银线和吕临支线至吕梁北站运入该专用线工程。但是由于预制T梁数量太少、吕临支线全线不允许运载超限货物且沿途没有合适的可装卸T梁车站可以中途转运，只能采用公路运输至现场存梁场，公路运输全程220km。结合以上结论，两种简支T梁设计方案技术分析对比结果如表2所示。

表2 简支T梁架设设计方案技术分析对比表

1.2 简支预制T梁架设设计方案经济分析

简支预制T梁架设设计方案中每单线孔T梁的费用主要包括T梁预制费和建设梁场摊销费。其中，32mT梁预制费为23万/单线孔，24mT梁预制费为16万/单线孔，而一处具有5个制梁台座和30个存梁台座的小型T梁制存梁场，建场费用经测算为719.82万元。由上可知，若该项目采用简支预制T梁架设设计方案，则1孔T梁费用为（2314+161+719.82）÷15=70.52万元/孔。

1.3 简支价购T梁架设设计方案经济分析

简支价购T梁架设设计方案中1孔T梁的费用主要包括T梁出厂费、运抵现场的运杂费、存梁场摊销费。其中，32mT梁出厂含税价约为36万/单线孔，24mT梁出厂含税价约为28.5万/单线孔。公路运输距离为220km，运杂费率为1.5元/（t·km），装卸单价为8.4元/（t·次），保管费率为1.1%，则每吨混凝土T梁的运价为（2201.5+8.4）1.011=342.12元/t。每孔32mT梁重量为268t，每孔24m T梁重量为190t，则每孔T梁运杂费计算如下：24m T梁为190t342.12元/t=6.5万元；32mT梁为268t342.12元/t=9.16万元。同时，还需设置一处具有30个存梁台座的小型T梁存梁场，建场费用经测算为179万元。由上可知，若该项目采用简支价购T梁架设设计方案，则1孔T梁费用为[（36+9.16）14+（28.5+6.5）1+179]÷15=56.42万元/孔。

1.4 分析结果

（1）技术分析结果。结合上面的分析，按如下权重比例对上面的两种设计方案进行评估分析，评估系列表和评估结果如表3、表4所示。

表3 简支T梁架设设计方案评估系列表

表4 简支T梁架设设计方案评估结果

根据表3、表4可知，该项目采用简支预制T梁架设设计方案较为适合。

（2）经济分析结果。由以上分析结果可知，该项目简支价购T梁架设设计方案较简支预制T梁架设设计方案每孔减少14.10万元，在经济性方面有优势。一般专用线铁路项目中，当桥梁孔数较多时若采用预制T梁架设设计方案，为与架梁速率匹配，最少需设置一处具有12个制梁台座和96个存梁台座的中型制梁场，建场费用约为1200万元。若采用价购T梁架设设计方案，运输距离按照100km费用为4.3万元/孔，并设置一处具有40个双层存梁台座存梁场，建场费用约为300万元。综合以上数据，可以列恒等式计算得出两种方案的临界孔数，设需桥梁工程的单线孔数量为x，则有

解得x=52孔，即需要104片T梁。根据以上结果，该项目采用简支价购T梁架设设计方案较为合适。

（3）综合意见。综合以上分析，对于该项目，虽然简支价购T梁架设设计方案在造价上有优势，但是在安全性、可操作性上均无法满足要求，而简支预制T梁架设设计方案又存在经济性差、操作困难的问题，因此需要进一步研究简支箱梁设计方案。

2 简支箱梁设计方案技术及经济分析

该项目桥梁工程简支梁若采用非标准设计的标准孔跨箱梁，需设置15片箱梁，考虑采用支架现浇箱梁或移动模架现浇箱梁设计方案施工。

2.1 简支箱梁设计方案技术分析

简支箱梁设计方案技术分析对比结果如表5所示。

表5 简支箱梁设计方案技术分析对比表

2.2 简支支架现浇箱梁设计方案经济分析

简支支架现浇箱梁中1孔箱梁的费用主要包括支架现浇预应力混凝土简支箱梁费、支架地基处理费和钢结构支架的摊销费。其中，支架现浇1孔预应力混凝土简支箱梁费用经测算为37.12万元。该项目平均墩高为20m，每孔支架的地基处理费用经测算为8.53万元。钢结构支架主要采用贝雷梁、工字钢及钢管柱搭设，每孔支架总重为100.63t，经测算费用为18.43万元/孔。由上可知，简支支架现浇箱梁设计方案中1孔箱梁费用为37.12+8.53+18.43=64.08万元/孔。

2.3 简支移动模架现浇箱梁设计方案经济分析

简支移动模架现浇箱梁中1孔T梁的费用主要包括移动模架现浇预应力混凝土简支箱梁费、移动模架安拆费和移动模架的摊销费。其中，移动模架现浇1孔预应力混凝土简支箱梁费用经测算为42.41万元，箱梁移动模架安拆和纵移的费用经测算为9.42万元/孔。该项目移动模架至少需2台，以每台重150t，综合单价1.5万元/t考虑，并按照原价的40%回收，经测算移动模架的摊销费为（2×150×1.5×0.6）÷15=18万元/孔。由上可知，该项目移动模架现浇箱梁法中1孔箱梁费用为42.41+9.42+18=69.83万元/孔。

2.4 分析结果

（1）技术分析结果。结合以上分析，按权重系数对上述两种设计方案进行评估分析，评估结果如表6所示。

表6 简支箱梁设计方案评估结论表

根据评估表结果，该项目采用设计方案支架现浇箱梁设计方案较为适合。

（2）经济分析结果。由以上分析结果可知，该项目采用简支支架现浇箱梁方案较简支移动模架现浇箱梁方案每孔减少5.75万元，在经济性方面有优势。值得注意的是该项目中平均墩高为20m，随着墩高的增大，其支架和地基处理的费用也会逐渐增加。经测算墩高每增加1m，经济指标相应增加1万元/孔，可以列恒等式计算得出两种方案的临界墩高，设需墩高为（20+x）m，则有

解得x=5.76m，一般情况下当平均墩高低于25m时，建议采用简支支架现浇箱梁设计方案，根据以上结果，该项目采用简支支架现浇箱梁设计方案较为合适。

（3）综合意见。综合以上分析，该项目最终决定采用简支支架现浇箱梁设计方案。

3 设计方案总结

以32m标准孔跨简支梁为例，箱梁方案较T梁方案梁体截面宽度由4.9m变为7.1m，上部结构增加88.45t/孔，设计参数如表7所示。由于上部荷载增大，造成桥梁工程下部结构工程量相应增加，经测算，综合经济指标增加0.16万元/延米。四种设计方案每单线孔的造价明细如表8所示。

表7 32m单线简支T梁、简支箱梁设计参数表

表8 四种设计方案造价明细表（每单线孔）单位：万元

综合以上分析结果可知，对于一般里程较短专用线的桥梁工程，当简支梁孔数不足50单线孔且价购T梁具备运输条件运距较短时，推荐首先采用简支价购T梁架设设计方案；当价购T梁不具备运输条件且平均墩高不大于25m时，推荐采用简支支架现浇箱梁设计方案，以满足技术经济的要求。

4 结束语

在专用线铁路建设中，设计人员在设计桥梁工程简支梁方案时，要结合项目的特点从技术经济的角度出发，经综合分析确定最终设计方案。特别是对于里程较短的专用线桥梁工程，在一定条件下选择非标准简支箱梁的设计方案也可以实现较好的技术效果及经济效益。