王玉玨 蘇永華

（1.中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031；2.中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所，北京 100081）

孟加拉國基礎建設十分落后，以前孟加拉南部21個區(qū)與首都達卡、孟東部和北部之間客貨運因跨帕德瑪河而靠擺渡完成。帕德瑪大橋及其連接線建成的同時，也將打通該國南北鐵路網(wǎng)。孟加拉國交通網(wǎng)實現(xiàn)南北陸路貫通后，中國經(jīng)緬甸至孟加拉國的地面運輸能力將大大提升，印度與孟加拉國的經(jīng)貿(mào)往來也會更加緊密，孟加拉國、中國、印度、緬甸4國經(jīng)濟走廊的建設也將進入實質(zhì)推動階段，并將極大提高中國政府和中資企業(yè)在南亞國家交通基礎設施建設方面的影響力，成為中國“一帶一路”倡議的重要交通支點工程和連接中國及“泛亞鐵路”的重要通道之一。

孟加拉國帕德瑪大橋鐵路連接線工程始于既有的達卡中心車站，經(jīng)過馬瓦、跨帕德瑪大橋（在建）抵達邦嘎樞紐與西南部福里德布爾—邦嘎鐵路相連，再經(jīng)卡西亞尼樞紐與馬杜克哈里—卡西亞尼鐵路相連，最終到達杰索爾與西南部鐵路干線網(wǎng)相連，新建鐵路全長168.8 km，線路走向示意見圖1。

該項目由澳大利亞雪山公司（SMEC）采用歐洲規(guī)范、孟加拉規(guī)范、印度規(guī)范、美國規(guī)范做了詳細設計，依據(jù)合同中國在雪山公司詳細設計的基礎上做施工圖設計。由于孟加拉鐵道部委托做詳細設計的澳大利亞雪山公司作為監(jiān)理方及業(yè)主代表審查施工圖設計，因此任何對原設計的改動，都須拿出計算數(shù)據(jù)及合理的解釋來說服監(jiān)理方同意。這使中國設計單位處于非常被動的局面，設計主導權比中國國內(nèi)項目小。此外，孟加拉土地私有化，征地非常困難，方案在初期階段應考慮周全，后期調(diào)整線路平面的可能性非常低。

本文闡述孟加拉國EPC項目的設計難點，介紹孟加拉國常用橋梁及墩臺類型，對比中國、印度、孟加拉國三國規(guī)范中關于荷載計算的不同，可為后續(xù)做類似項目的同行提供參考。

圖1 線路走向

1 技術標準

①設計速度：120 km/h；

②軌道形式：無砟軌道、有砟軌道；

③鐵路軌距：1 676 mm；

④建筑限界：建筑限界按雇主需求執(zhí)行；

⑤設計活載：孟加拉現(xiàn)有機車。

2 橋梁設計

2.1 荷載

由于活載采用孟加拉現(xiàn)有機車，而孟加拉現(xiàn)有機車多為印度進口，所以與活載相關的荷載采用印度規(guī)范設計。其余如基本風速、溫度等采用孟加拉當?shù)刂怠?/p>

1）沖擊系數(shù)。印度規(guī)范中沖擊系數(shù)不區(qū)分有砟軌道和無砟軌道，計算式為［1］

式中：μ為沖擊系數(shù)；L為為構件計算跨徑，計算縱梁時取1.5倍橫梁間距，計算橫梁時取2倍橫梁間距。

以38 m跨度梁為例，TB 10002—2017《鐵路橋涵設計規(guī)范》［2］計算有砟軌道沖擊系數(shù)為1.177，印度規(guī)范計算值為1.332，印度規(guī)范計算值較中國規(guī)范大1.13倍。

2）牽引力、制動力。TB 10002—2017牽引力或制動力按計算長度內(nèi)列車豎向靜活載的10%計算，而印度規(guī)范依據(jù)車型不同，牽引力是固定值，制動力一般為中國規(guī)范的2.5倍左右。

3）離心力。TB 10002—2017與印度規(guī)范關于離心力的計算公式相同，計算結果一致。

4）搖擺力。印度規(guī)范規(guī)定搖擺力為5.88 kN/m，但是未找到加載長度。由于英國標準［3］、歐洲規(guī)范［4］等對搖擺力的規(guī)定均是100 kN，與中國規(guī)范一致。因此本次設計采用100 kN。

5）溫度荷載。按孟加拉當?shù)氐臏囟群奢d取值。

6）風荷載。基本風速采用孟加拉當?shù)仫L速。但應注意，孟加拉規(guī)范［5］對基本風速的定義是選用不同地區(qū)平均離地面10 m、50年重現(xiàn)期，平均短時間間隔約3 s最大陣風風速換算而來。而TB 10002—2017對基本風速的定義是由一般平坦空曠地面、離地面20 m、100年重現(xiàn)期的10 min平均最大風速換算而來。2個規(guī)范之間應做時距及重現(xiàn)期的換算［6-9］。由于沒有統(tǒng)計數(shù)據(jù)，只能參考部分文獻做近似換算。

2.2 梁部

孟加拉當?shù)貥蛄涸O計水平遠遠落后于中國。由于孟加拉國石頭匱乏，該國內(nèi)橋梁結構主要以簡支鋼桁梁和簡支鋼板梁為主。以鋼桁梁為例，采用中國早已淘汰的散拼式節(jié)點板，構件連接復雜，螺栓用量大，現(xiàn)場安裝桿件多，整體性、美觀性、經(jīng)濟性差。孟加拉帕德瑪大橋鐵路連接線的梁部均采用簡支結構，主要分為以下3種類型。

1）由于帕德瑪主橋的南、北引橋以及出城高架橋采用無砟軌道，所以設計采用34，38 m混凝土單線簡支梁，在多線地段采用單線箱梁并置的方式處理。單線箱梁采用整體橋面，橋面寬8.45 m，箱梁寬4.8 m，頂板厚22.5 cm，底板厚25 cm，腹板厚35 cm。頂板鋼束采用12??15.2、底板鋼束采用15/19??15.2。節(jié)段預制拼裝施工，采用干接縫。混凝土箱梁立面及斷面見圖2。

圖2 混凝土箱梁立面及斷面（單位：mm）

2）孟加拉國河流大多為游蕩性河流，水流湍急、河身寬淺、漢道交織、淺灘密布、河床沖淤變化十分復雜，主流擺動不定。因此，跨越河流的橋梁采用多跨下承式簡支鋼桁梁，跨度100 m，串聯(lián)頂推施工到位后再解除連接。主桁采用有豎桿三角桁式平行弦體系，節(jié)間長度10 m、桁高12 m、主桁中心距7 m。鋼桁梁立面及斷面見圖3。

圖3 鋼桁梁立面及斷面（單位：mm）

3）其余橋梁采用20，25，30，35 m下承式簡支鋼板梁，下承式簡支鋼板梁斷面見圖4。

原設計橋梁剛度較小，用中國規(guī)范檢算，一般梁端轉(zhuǎn)角、撓跨比等難以滿足要求。需要補充軌道扣件檢算或車橋耦合計算。

圖4 鋼板梁斷面（單位：mm）

2.3 墩臺

2.3.1 橋墩

中國鐵路橋梁設計，墩、臺及附屬設施等均采用參考圖的方式簡化設計以減少工作量。國外監(jiān)理方一般不接受以參考圖的形式出圖，墩、臺等必須按工點出圖，且每個墩臺均要求出具詳細的有限元計算報告。由于原雪山公司設計的墩、臺分類非常細致，不同梁型對應不同形式的墩臺形式；同一墩型，依據(jù)梁部跨度不同及墩高不同，取用不同的結構形式及配筋情況。導致墩臺種類繁多，檢算及制圖工作量非常大。

1）高架橋。高架橋采用無砟軌道，橋墩應選用剛度較大的墩型。由于孟加拉帕德瑪大橋采用矩形墩，為與主橋統(tǒng)一協(xié)調(diào)，高架橋橋墩也均采用矩形墩，并在正面開槽，墩角切角處理來提高景觀效果。高架橋橋墩見圖5。

圖5 高架橋橫橋向和順橋向橋墩截面（單位：mm）

2）鋼桁梁。鋼桁梁橋有無砟橋面與有砟橋面2種，因此統(tǒng)一選用剛度大的墩型。由于鋼桁梁均為跨河而設，為減小局部沖刷，采用圓端型橋墩，圓端型橋墩截面見圖6。

3）鋼板梁。帕德瑪聯(lián)絡線原規(guī)劃為雙線，由于資金不足等原因，目前只按單線修建，新線預留，但在車站附近按雙線新建。因此，在車站附近的鋼板梁橋有雙線橋，采用兩片單線鋼板梁并置的方式設置。由于鋼板梁梁體較輕，因此采用雙柱墩以節(jié)約工程量。雙柱墩截面見圖7。

圖6 鋼桁梁橫橋向和順橋向橋墩截面（單位：mm）

圖7 鋼板梁橫橋向和順橋向雙柱墩截面（單位：mm）

2.3.2 橋臺

與國內(nèi)鐵路橋臺普遍采用空心橋臺不同，孟加拉鐵路橋梁習慣采用U型橋臺。鋼板梁橋臺截面見圖8。

圖8 鋼板梁橫橋向和順橋向橋臺截面（單位：mm）

圖9 北高架橋橫橋向和順橋向橋臺截面示意（單位：mm）

帕德瑪連接線北高架橋的橋臺見圖9。孟加拉國土地政策與中國不一樣，孟加拉土地是私有制，所以在該國征地以及改移道路的難度非常大。該橋橋臺位置占用道路，而道路無法改移，因此設計者巧妙的將橋臺設計為類似于框架的形式，以供道路穿過。

3 結論

1）孟加拉當?shù)亓熊嚲捎糜《溶囕v。因此橋梁設計時，沖擊系數(shù)、制動力、離心力、搖擺力等與活載相關的荷載均應按照印度規(guī)范計算。

2）印度規(guī)范計算的沖擊系數(shù)比中國規(guī)范大1.1～1.3倍，且印度規(guī)范計算沖擊系數(shù)不區(qū)分有砟還是無砟軌道；制動力印度規(guī)范計算值比中國規(guī)范大2.5倍左右；離心力計算公式基本相同；印度規(guī)范中搖擺力取5.88 kN/m，而中國規(guī)范取單個集中力。

3）基本風速的取值，離地高度、時距、重現(xiàn)期均不同，計算時應注意換算。由于孟加拉取的是3 s內(nèi)的最大陣風風速，一般計算結果采用孟加拉規(guī)范計算比中國規(guī)范計算風荷載大的多。