侯 偉

(中鐵上海設(shè)計院集團有限公司，上海 200070)

1 概述

符夾鐵路位于安徽省境內(nèi)，南起符離集，向西北經(jīng)淮北市、蕭縣至徐州夾河寨，是隴海、京滬、京九三大路網(wǎng)干線間的聯(lián)絡(luò)線。全線按一次雙線電化擴能考慮，對既有線進行部分改造，并行既有線增建二線。

青龍山特大橋為符夾鐵路擴能工程重要節(jié)點橋梁，地處青龍山附近，毗鄰S101省道，上跨南北走向的青符鐵路聯(lián)絡(luò)線(既有線和新建線各1條)。橋梁全長2 795.63 m，承擔(dān)單條新建符夾左線運營荷載，設(shè)計為鐵路I級，速度120 km/h。為控制橋位處居民區(qū)拆遷工程量，符夾增建線線位靠近既有鐵路線，與青符聯(lián)絡(luò)線呈較小斜交角度11°，平面圓曲線半徑800 m。鐵路線相交區(qū)域內(nèi)有兩個下穿涵洞，線位平面如圖1所示。

圖1 線位平面示意

大橋施工結(jié)束后新建青符聯(lián)絡(luò)左線，大橋施工過程中既有青符聯(lián)絡(luò)線沿施工便線運營。

橋址處于黃淮沖積平原，為中軟土地基，主要由第四系全新統(tǒng)(Q4al)及第四系上更新統(tǒng)(Q3al)沖洪積形成的黏性土、砂土組成，土層特性自上而下如表1所示。

表1 土層特性

2 橋式方案確定

橋式方案的確定以鐵路設(shè)計線位為基礎(chǔ)，結(jié)合橋下凈空、施工難易度、施工對鄰近鐵路運營的影響及橋梁美學(xué)等綜合考慮。青龍山特大橋施工過程中，既有青符聯(lián)絡(luò)線沿施工便線運營，不受橋梁施工干擾。

青龍山特大橋上符夾鐵路增建線與斜向下穿的青符聯(lián)絡(luò)線在橋跨中間交織，兩端逐漸分開。兩線中心距超過8 m區(qū)域內(nèi)，大橋采用簡支梁結(jié)構(gòu)，橋下無鐵路線。

兩線中心距小于8 m范圍內(nèi)，下穿青符鐵路聯(lián)絡(luò)線線間距4.4 m，建筑限界要求凈高6.55 m，運營繁忙。大橋結(jié)構(gòu)的選型應(yīng)在控制結(jié)構(gòu)高度保證橋下建筑凈空的同時盡量避免橋梁施工對既有線運營的干擾。本橋位于彎道上，可行的橋式方案有空間剛架、鋼桁梁、門式墩簡支梁及隱形蓋梁連續(xù)梁，各方案比選如表2所示。

表2 橋式方案比選

空間剛架結(jié)構(gòu)整體性強，縱橫向聯(lián)合受力，跨越范圍一定時結(jié)構(gòu)高度明顯小于梁式橋，適用于彎道線路，施工成熟，后期無養(yǎng)護，造價經(jīng)濟。此外，剛架側(cè)墻可根據(jù)美學(xué)設(shè)計開不同形狀的孔洞，給下穿鐵路線提供采光的同時美化結(jié)構(gòu)外形。因此青龍山特大橋上跨青符線范圍內(nèi)采用空間剛架結(jié)構(gòu)，施工方案用滿堂支架現(xiàn)澆。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

空間剛架在我國鐵路橋梁中已被多次運用，如合肥至武漢鐵路引入合肥樞紐工程跨合九鐵路特大橋、京滬高鐵(京徐段)北京特大橋等。上述剛架基礎(chǔ)形式均為條形承臺下接均勻連續(xù)布置的單排樁基，結(jié)構(gòu)端部設(shè)置大體積異形群樁。

青龍山特大橋空間剛架橋，基礎(chǔ)全線采用單排樁基礎(chǔ)，端部緊鄰簡支梁橋橋墩?？紤]到剛架處青符聯(lián)絡(luò)線下有兩個涵洞，剛架樁基采用間斷布置，為涵洞預(yù)留足夠空間。剛架側(cè)墻開孔尺寸在滿足結(jié)構(gòu)受力安全和美觀的前提下盡量加大，保證下穿線路的通透、減少橫向風(fēng)荷載的作用面積。

用“%”的形式,表示2組治療效果、不良反應(yīng)發(fā)生情況,并用卡方值檢驗,在用SPSS20.0軟件核對后,當(dāng)2組社區(qū)糖尿病患者的各指標(biāo)數(shù)據(jù)有差別時,用P<0.05表示。

3.1 總體布置

空間剛架沿符夾鐵路增建線里程增大方向分為5孔，結(jié)構(gòu)全長約106.07 m，孔跨布置為(25.35+21.52+21.41+18.32+19.47)m，寬度16.0～21.2 m?？臻g剛架立面如圖2所示。

符夾增建線在剛架上斜向通過，剛架側(cè)墻邊線據(jù)青符線運營不受剛架施工干擾所需安全距離確定，在符夾增建線行離剛架區(qū)段進一步結(jié)合增建線的行車寬度。1～5孔剛架結(jié)構(gòu)理論計算跨徑依次為29.14、21、21、19.66、17.64 m，孔跨間設(shè)置 3 cm 變形縫。2、3 孔為標(biāo)準(zhǔn)段，平面呈矩形，全寬16.0 m;1、4、5孔為異形段，平面呈四邊形，寬度隨縱向邊線走向變化?？臻g剛架平面如圖3所示，標(biāo)準(zhǔn)段剛架剖面如圖4所示。

圖2 空間剛架立面(單位:m)

圖3 空間剛架平面(單位:m)

圖4 標(biāo)準(zhǔn)段剛架剖面(單位:m)

3.2 頂板構(gòu)造

頂板為 C40鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，各孔等厚，為0.90 m，近側(cè)墻處設(shè)置0.5 m×1.5 m的梗肋。標(biāo)準(zhǔn)段2、3孔平面縱向長21 m，橫向?qū)?6.0 m。異形段1孔頂板平面尺寸:縱向西側(cè)長29.14 m，東側(cè)長24.37 m，橫向南側(cè)寬21.2 m，北側(cè)寬16.0 m;東側(cè)外檐設(shè)置漸變挑臂，長度1.35～0.525 m。4孔頂板平面尺寸:縱向西側(cè)長19.66 m，東側(cè)長19.5 m，橫向南側(cè)寬16 m，北側(cè)寬 18.48 m;西側(cè)外檐設(shè)置漸變挑臂，長度0.525～1.155 m。5孔頂板平面尺寸:縱向西側(cè)長17.64 m，東側(cè)長20 m，橫向南側(cè)寬18.48 m，北側(cè)寬20.85 m;西側(cè)外檐設(shè)置漸變挑臂，長度 1.155～1.35 m。

3.3 側(cè)墻構(gòu)造

側(cè)墻為 C40鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，各孔等厚，為1.0 m，長度與頂板縱向一致。1、2、3孔側(cè)墻西側(cè)高10.5 m，東側(cè)高12.5 m;4、5孔側(cè)墻東、西側(cè)等高，為12 m。側(cè)墻上距頂緣2.5 m處開梯形孔洞，孔洞上緣設(shè)半徑2 m的圓角。

3.4 基礎(chǔ)構(gòu)造

各孔基礎(chǔ)為承臺下接單排摩擦樁，均沿剛架縱向布置。樁基采用C35鋼筋混凝土，直徑根據(jù)剛架計算跨徑不同分為1.25 m和1.5 m。承臺采用C40鋼筋混凝土，尺寸據(jù)樁基直徑按構(gòu)造要求相應(yīng)變化。標(biāo)準(zhǔn)段樁基直徑1.25 m，承臺厚2.5 m。

4 結(jié)構(gòu)分析

空間剛架頂板僅在縱向有側(cè)墻約束，橫向自由。橋面荷載根據(jù)剛度大小進行傳力分配，符夾增建線引起的荷載及結(jié)構(gòu)頂板恒載均先橫向傳遞給側(cè)墻，后縱向傳遞給側(cè)墻邊柱，最后傳給基礎(chǔ)，符合縱橫梁傳力體系的假定。

5孔剛架傳力原理一致，本次結(jié)構(gòu)分析以標(biāo)準(zhǔn)段剛架為研究對象，采用有限元分析軟件Midas Civil進行空間模型計算。各主要構(gòu)件采用三維梁單元模擬，構(gòu)件間通過剛臂連接，樁土相互作用采用土彈簧模擬，通過虛擬梁單元建立車道進行頂板上斜向荷載加載。

4.1 計算模型

標(biāo)準(zhǔn)段空間剛架整體模型共263個節(jié)點，244個單元，其中虛擬車道梁單元12個。各主要單元計算截面尺寸如下:頂板中部0.9 m×2.0 m，近側(cè)墻處1.4 m×2.0 m;側(cè)墻中部2.5 m×1.0 m;側(cè)墻邊柱頂端7.5 m×1.0 m，底端6.0 m×1.0 m。整體模型如圖5所示。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)段剛架計算模型

4.2 主要荷載

4.3 內(nèi)力計算

標(biāo)準(zhǔn)段空間剛架承臺與側(cè)墻間通過面接觸傳力，承臺下樁間距按構(gòu)造要求設(shè)置，結(jié)構(gòu)計算不控制配筋。主要計算構(gòu)件有頂板、側(cè)墻中部(孔洞上緣)、側(cè)墻邊柱(孔洞兩邊)及樁基，頂板和側(cè)墻中部按受彎構(gòu)件計算，側(cè)墻邊柱和樁基按壓彎構(gòu)件計算。

本次空間剛架側(cè)墻邊柱位于結(jié)構(gòu)縱向兩端，與頂板及基礎(chǔ)固結(jié)，結(jié)構(gòu)自重作用下引起較大偏心彎矩使邊柱外側(cè)受拉。各控制點計算內(nèi)力及分析數(shù)據(jù)如表3～表6所示。

表3 恒載作用下各構(gòu)件控制點彎矩最值 kN·m

表3顯示空間剛架除樁基外各構(gòu)件不均勻沉降差引起的彎矩占整個恒載彎矩的40%以上，活載對結(jié)構(gòu)上部產(chǎn)生的彎矩占恒載彎矩的20%以上?？臻g剛架整體剛度大，對不均勻沉降差值敏感。列車活載斜向通過剛架頂部導(dǎo)致各基礎(chǔ)受力極不均勻，另場地為中軟土，加劇不均勻沉降。為緩解不均勻沉降差引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力增加，可采用加大樁長，樁基施工完成后對周圍地基進行預(yù)壓和強夯，主體結(jié)構(gòu)完工后延后橋上通車時間等多種措施。

表4 頂板、側(cè)墻中部主要荷載工況下控制點彎矩最值

表5 側(cè)墻邊柱主要荷載工況下控制點內(nèi)力最值

表6 樁基主要荷載工況下控制點內(nèi)力最值

4.4 強度計算

頂板、側(cè)墻中部強度計算即計算混凝土的壓應(yīng)力、剪應(yīng)力和鋼筋拉應(yīng)力;側(cè)墻邊柱、樁基強度計算僅計算混凝土的壓應(yīng)力和剪應(yīng)力。構(gòu)件具體鋼筋配置及應(yīng)力計算結(jié)果見表7～表9，受力主筋采用HRB400。

4.5 裂縫計算

各主要計算構(gòu)件在主力組合作用下控制點截面裂縫計算結(jié)果見表10，均滿足規(guī)范限制0.2 mm的要求。

表7 控制點截面配筋

表8 主力組合作用下控制點截面應(yīng)力最值 MPa

表9 主力+附加組合作用下控制點截面應(yīng)力最值 MPa

表10 主力組合作用下各控制點截面裂縫mm

4.6 剛度計算

頂板在列車豎向靜活載作用下的豎向撓度為3.988 mm，大于L/800，滿足規(guī)范要求(L為剛架頂板計算跨徑)。

5 結(jié)語

上跨既有線的鐵路橋梁設(shè)計既要考慮上行鐵路的行駛安全，又要保證下穿線路的凈空要求。小角度跨越多條鐵路的工點，上跨橋梁和下穿鐵路縱橫向交織距離大，一般結(jié)構(gòu)不能滿足要求?？臻g剛架結(jié)構(gòu)在同樣跨越跨徑的情況下具有結(jié)構(gòu)高度低、整體剛度大、側(cè)墻可打造多種景觀需求等優(yōu)點。青龍山特大橋上跨青符鐵路聯(lián)絡(luò)線采用空間剛架結(jié)構(gòu)是合理的，且所在橋位處設(shè)有兩個下穿涵洞，橋位總體布置所需考慮因素復(fù)雜，為今后類似情況的橋梁設(shè)計提供了寶貴參考，具有一定的實用價值。

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