郭 一 民

(中鐵成都軌道交通設(shè)計院，四川 成都 611731)

成渝客專橋梁設(shè)計

郭 一 民

(中鐵成都軌道交通設(shè)計院，四川 成都 611731)

以成渝客專橋梁設(shè)計為依托，根據(jù)工程的自然特點(diǎn)、地形地貌、地質(zhì)條件，重點(diǎn)介紹了該橋梁工程橋跨布置、墩臺選擇、基礎(chǔ)設(shè)計特點(diǎn)等設(shè)計原則，并結(jié)合代表性的設(shè)計實(shí)例作了說明，為類似工程建設(shè)積累了經(jīng)驗(yàn)。

橋梁，設(shè)計，橋墩，樁基，承臺

1 成渝客專概況及自然特點(diǎn)

成渝客專西起成都東客站，向東經(jīng)簡陽、資陽、內(nèi)江、榮昌、大足、永川、璧山、沙坪壩后到達(dá)重慶站，線路全長308.454 km。成渝客專為客運(yùn)專線，設(shè)計速度250 km/h，線下預(yù)留進(jìn)一步提速條件，采用動車組列車，鋪設(shè)I型雙塊式無砟軌道和無縫線路。橋梁設(shè)計采用ZK活載，最小曲線半徑7 000 m，樞紐地段最小半徑600 m。

成渝客專正線共有橋梁298座，框架橋16座，涵洞165座，正線橋梁全長154.065 km，占正線長度的49.95%。線路多次跨越河流、高速公路、城市道路、既有鐵路等，全線特殊結(jié)構(gòu)橋梁較多，主要結(jié)構(gòu)有連續(xù)梁、剛構(gòu)連續(xù)梁、連續(xù)梁—拱組合體系等，橋梁位于道岔區(qū)范圍內(nèi)時采用道岔連續(xù)梁，小角度跨越既有構(gòu)筑物和高架車站內(nèi)橋梁采用剛架墩。

1.1 地形地貌

全線位于四川盆地內(nèi)。所經(jīng)地貌類型主要有沖積平原、丘陵、低山三種，龍泉山、華鎣山呈北東25°～30°延綿于盆地中，宏觀上將盆地分為西部平原、中部丘陵及東部平行嶺谷三大地貌景觀。

成都—龍泉段，為成都沖積平原區(qū)，地勢平坦、開闊；龍泉—榮昌段，為四川盆地典型的紅色丘陵地段；榮昌—重慶段，為狹長條形低山山脈與丘陵槽谷交替排列組成的平行嶺谷地段。長江、沱江等大小江河及其支流蜿蜒曲折穿越丘陵、低山，河流兩岸零星分布漫灘和河谷階地。

1.2 地質(zhì)特點(diǎn)

沿線出露中生界白堊系、侏羅系、三疊系地層；其中以侏羅系上統(tǒng)遂寧組中統(tǒng)上沙溪廟組為主，三疊系僅見于四川盆地東部平行嶺谷區(qū)低山背斜核部或兩翼；白堊系地層主要分布于成都平原及龍泉山脈兩側(cè)；第四系松散堆積物分布較廣，以沖積平原區(qū)、河谷階地、緩丘槽谷等低洼地帶較為集中且厚度較大。

沿線通過的褶皺主要有龍泉山背斜、螺觀山背斜、西山背斜、新店子背斜、東山背斜、瀝鼻峽背斜、壁山向斜(干壩子向斜)溫塘峽背斜、北碚向斜、觀音峽背斜；通過的斷層主要有華鎣山大斷層、龍泉驛斷層、永川逆斷層、黃場嶺扭壓性斷層。

沿線的主要不良地質(zhì)有采空區(qū)、巖溶；其他尚有滑坡、巖堆、順層、危巖落石等；特殊巖土主要有人工棄填土、軟土(松軟土)、膨脹土(巖)、石膏、鹽溶角礫巖等。

沿線地下水類型主要有第四系松散巖類孔隙潛水、基巖裂隙水、巖溶水等。在環(huán)境作用類別為化學(xué)侵蝕環(huán)境時，主要為硫酸鹽侵蝕、酸性侵蝕、二氧化碳侵蝕，環(huán)境作用等級為H1～H3。

1.3 地震

沿線通過地區(qū)均為6度～7度地震區(qū)，地震動峰值加速度為0.05g～0.10g，第四系液化砂土，松散，飽和，分選性差，呈透鏡狀零星分布于測區(qū)河床及低洼溝槽內(nèi)，厚度一般為1 m～3 m，局部稍厚達(dá)5 m，一般埋深小于20 m，存在砂土液化危害。

2 橋梁設(shè)計原則

2.1 橋跨布置

為滿足高速列車運(yùn)行安全性和旅客乘坐舒適度的要求，高速鐵路橋梁應(yīng)符合軌道穩(wěn)定性、平順性的要求，結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的豎向剛度、橫向剛度和抗扭剛度，并具有足夠的耐久性和良好的動力性能；同時，為滿足施工、運(yùn)營等各方面的要求，高速鐵路橋梁還應(yīng)構(gòu)造簡潔、力求標(biāo)準(zhǔn)化、便于施工架設(shè)和養(yǎng)護(hù)維修，且盡量美觀。因此，在橋跨布置選擇上盡量采用標(biāo)準(zhǔn)跨度簡支箱梁及連續(xù)梁。根據(jù)我國客運(yùn)專線鐵路的具體情況及多年來各條客運(yùn)專線的設(shè)計施工經(jīng)驗(yàn)，綜合梁體剛度、動力性能、經(jīng)濟(jì)性及施工養(yǎng)護(hù)等多方面因素，成渝客專確定了以32 m標(biāo)準(zhǔn)簡支箱梁為主，其他結(jié)構(gòu)在適宜的條件下采用的橋跨布置原則。橋跨布置有以下幾個特點(diǎn)：橋跨布置優(yōu)先采用32 m跨，當(dāng)?shù)匚锟刂菩枵{(diào)整跨度時，可采用24 m跨調(diào)整，作為調(diào)跨使用時，24 m箱梁梁高與32 m箱梁等高處理。一般不采用跨度小于24 m的簡支梁，當(dāng)需要采用小跨度時，可采用框架、連續(xù)剛構(gòu)等。當(dāng)跨越道路、河流等采用32 m簡支箱梁不能滿足跨越要求時，可采用大跨度橋梁結(jié)構(gòu)跨越。

2.2 墩臺選擇

1)橋墩。成渝客專橋墩采用了圓端形實(shí)體墩、圓端形空心墩、圓形墩等結(jié)構(gòu)形式，其橋墩設(shè)計主要需要滿足幾方面的要求：首先必須滿足高速鐵路行車安全性和旅客乘坐舒適性的要求，橋墩墩頂縱向水平線剛度及墩頂橫向水平位移引起的橋面處梁端水平折角均應(yīng)滿足TB 10621-2009高速鐵路設(shè)計規(guī)范(試行)的相關(guān)要求；其次應(yīng)注意景觀效果，橋墩的設(shè)計應(yīng)與梁部的外形相匹配，使橋梁上部與下部構(gòu)造和諧，銜接自然；還要易于施工和養(yǎng)護(hù)維修，并盡量減少墩型種類，以便于施工組織。

成渝客專橋墩類型結(jié)合橋梁功能合理選用，一般采用圓端形橋墩，墩高15 m以下采用直坡實(shí)體墩，墩高15 m～25 m采用變坡實(shí)體墩，墩高大于25 m時采用變坡空心墩；斜交角度較小的跨河橋梁中，根據(jù)防洪評價意見采用圓形橋墩。

2)橋臺。成渝客專橋臺采用矩形空心橋臺，為方便軌道板布置，橋臺長度一般采用5.6 m，臺后填土一般5 m～8 m。為了便于臺后施工，保證臺后填料振搗壓實(shí)，臺身后坡采用直墻式。

2.3 橋梁基礎(chǔ)

1)樁基承臺。樁基承臺尺寸確定的原則是：整體最不利位置剛性角不大于45°，剛性角不滿足要求時，采用加高承臺或設(shè)置墊塊的方式處理。承臺采用六面配筋，底層鋼筋配筋采用撐桿—系桿體系進(jìn)行計算確定，且滿足TB 10621-2009高速鐵路設(shè)計規(guī)范(試行)的相關(guān)要求，頂面鋼筋的直徑不應(yīng)小于16 mm、間距不應(yīng)大于15 cm，其余四面按構(gòu)造要求配筋。

2)樁基。成渝客專橋梁樁基原則上采用鉆孔灌注樁，根據(jù)不同的地質(zhì)情況按摩擦樁或柱樁進(jìn)行計算。樁身配筋根據(jù)計算確定，且在鉆孔樁樁頭2.5倍～3.0倍樁徑長度范圍內(nèi)加密箍筋，箍筋間距不應(yīng)大于10 cm，直徑不應(yīng)小于10 mm，樁身縱向鋼筋的配筋率不宜小于0.5%。

3 代表性橋梁設(shè)計方案

資陽沱江多線特大橋見圖1。

本橋跨越成渝鐵路及沱江規(guī)劃V級航道，受大里程資陽車站站位影響，線位與成渝鐵路交角54°，與沱江交角約50°，根據(jù)通航及行洪要求，采用(90+180+90)m連續(xù)梁—拱組合體系跨越沱江，邊跨跨越既有成渝鐵路。橋梁大里程側(cè)為資陽車站咽喉區(qū)。線路設(shè)計速度為250 km/h，線下預(yù)留提速350 km/h條件，橋上為無砟軌道、無縫線路。橋址范圍內(nèi)地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35 s。

主跨(90+180+90)m連續(xù)梁—拱組合體系結(jié)構(gòu)，采用先梁后拱的施工方法，先采用懸灌法施工連續(xù)梁部，梁部施工完成后在梁上搭設(shè)支架施工拱部分。

梁體為單箱雙室、變高度、變截面箱梁，中跨中部21 m(梁高4.5 m)和邊跨端部11.3 m(梁高4.8 m)梁段為等高梁段；中墩處梁高為10 m。箱梁頂板寬14.2 m，中支點(diǎn)處局部頂寬16.6 m；箱梁頂板厚0.45 m，中支點(diǎn)處局部頂板厚1.05 m，邊支點(diǎn)處局部頂板厚0.72 m；箱梁底寬10.8 m，中支點(diǎn)處局部底寬13.8 m；底板厚度0.4 m～1.06 m，中支點(diǎn)處局部底板厚1.50 m，邊支點(diǎn)處局部底板厚0.85 m；腹板厚分為0.4 m，0.55 m，0.70 m三種，中支點(diǎn)處腹板厚0.85 m。

設(shè)計矢高36.0 m，矢跨比f/L=1∶5，拱軸線采用二次拋物線，拱肋為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，采用等高度啞鈴形截面，截面高度3.1 m。拱肋弦管直徑1.1 m，由δ=20 mm，24 mm厚的鋼板卷制而成，弦管之間采用δ=16 mm厚鋼綴板連接，拱肋弦管及綴板內(nèi)填充微膨脹混凝土。兩榀拱肋間橫向間距11.9 m。兩榀拱肋之間共設(shè)9道橫撐，其中拱頂橫撐為“米”字形，其余8道為K形。全橋共設(shè)置18組吊桿，順橋向間距為9.0 m。

4 結(jié)語

成渝客專是西南地區(qū)首條線下設(shè)計速度為350 km/h的客運(yùn)專線鐵路，成渝客專橋梁設(shè)計是在總結(jié)近年來國內(nèi)已開工建設(shè)客運(yùn)專線工程技術(shù)、科研試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上，針對西南地區(qū)的具體情況，進(jìn)一步開展研究、試驗(yàn)及自主創(chuàng)新，為今后高速鐵路，特別是西南地區(qū)高速鐵路的建設(shè)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

[1] 鄭 健.中國高速鐵路橋梁[M].北京：高等教育出版社，2008.

[2] 中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司.新建鐵路成都至重慶客運(yùn)專線初步設(shè)計總說明[R].2009.

[3] TB 10621-2009，高速鐵路設(shè)計規(guī)范(試行)[S].

[4] GB 50111-2006，鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范(2009年版)[S].

[5] 金 莉.京滬高速鐵路(京徐段)橋梁設(shè)計[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2011(7):29-34.

DesignofbridgesonChengdu-Chongqingpassengerdedicatedrailway

GUOYi-min

(ChinaRailwayChengduRailTransitDesignInstituteCo.,Ltd,Chengdu611731,China)

Based on the design of Chengdu-Chongqing passenger dedicated bridge, according to the engineering natural characteristics, topography, geological conditions, this paper emphatically introduced the bridge span layout, pier selection, foundation design features and other design principles of bridge engineering, and combining with representative design examples made illustration, accumulated experience for similar engineering construction.

bridge, design, pier, pile foundation, pile cap

1009-6825(2014)14-0225-02

2014-03-07

郭一民(1982- )，男，工程師

U448.13

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