汉宜铁路蔡家湾汉江特大桥方案比选研究

汉宜铁路蔡家湾汉江特大桥方案比选研究　陈晓辉　汉宜铁路蔡家湾汉江特大桥方案比选研究　陈晓辉　（中铁第四勘察设计院集团有限公司桥梁处武汉４３００６３）　【摘要ｌ结合工程实例，对时速２００￣２５０ｋｍ的汉宜客运专线铁路蔡家湾汉江　特大桥连续刚构、矮塔斜拉连续刚构等桥式进行了比较分析，为桥式方案选择提　供依据。　【关键词】汉宜铁路桥式方案连续刚构　比选研究　蔡家湾汉江特大桥位于汉江新沟至城山头河　段内，由新沟弯道、蔡甸弯道和连接的顺直段组成。　蔡家湾桥位位于新沟弯道和柴林湾弯道之间的顺　直过渡段，多年来深泓靠右，由于两岸堤防的约束，　深泓摆动幅度不大，除局部岸线由于水流贴岸而有　正线数目、线间距：双线，４．６ｍ；　坡度：６％０；　速度目标值：２００ｋｍ／ｈ，预留２５０ｋｍ／ｈ，平纵断　面预留３００ｋｍ／ｈ条件；　最小曲线半径：４５００ｍ，推荐５５００￣７０００ｍ；　采用洪水频率：桥涵设计洪水频率均采用１／１００：　所变化外，其整体河势较为稳定。工程河段由于受　两岸堤防的约束，河宽较窄，河床的横向变形不大，　常水位水面河宽一般在２００￣４００ｍ之间。　跨越处两岸堤防等级均为２级。跨越处汉江　设计活载：中一活载，ＺＫ活载检算；　通航净空：通航净空按通航论证要求执行；　建筑限界：满足开行双层集装箱列车的条件。　河道宽约６００ｍ左右，堤防两岸均有防浪林，堤身迎　水面为混凝土预制块护坡，堤身高约５～６ｍ，堤顶路　面宽约８～１０ｍ。左岸有边滩出露，跨越处上游堤防　２桥梁结构形式的选择　２．１桥位方案　该桥位由线路走向、通航及防洪控制，初步设　计线位较可研阶段有所调整，桥位处线路往上游平　移了０．５ｋｍ，桥轴线与水流流向交角为８８。。桥位　级平台有长约４００ｍ长的块石护坡，下游３ｋｍ处　弯道有杨吕险段。右岸抛石护脚，其上下游各８００ｍ　均有抛石。　桥址处设计流量为９０００ｍ　／ｓ，设计洪水位为　２８．４０ｍ，设计流速为１．７３ｍ／ｓ，对应洪水坡降为　０．０６‰。　位于蔡甸弯道上游约２ｋｍ处，从河道及地质情况分　析，河道、河势较为稳定。　２．２桥孔决定的依据　１设计主要技术标准及设计原则　供的　ＪＵＯ＿平）月埏　旨河流有关通　ｌ８号），汉江　线路等级：Ｉ级；　航标　铁道勘测与设计　１００９（３）皿　目　勘巍　一　墩梁两底侧曲的线梁半底径曲线半径Ｒ＝５１７．８３ｍ，次中墩丽侧的　Ｒ＝２２１．５２３ｍ。左边跨直线段长　２７．８ｍ，右边跨直线段长１９．８ｍ（含梁端至边支座中　心０．８ｍ，不含２ｍ合龙段）。箱梁项宽１２．２ｍ，底宽　８．５ｍ，截面中心处顶板厚度４５ｃｍ，腹板厚度　５０～６５～８５ｃｍ以及５０～７Ｏ～１００～１２０ｃｍ变化，底板　厚度由跨中５０ｃｍ变化到次中支点７０ｃｍ，以及　５０ｃｍ￣中支点１８０ｃｍ。全梁共设横隔板９处，具体　为：在每个中支点处设置两道厚２．２ｍ的横隔板，梁　端支座以及次中墩处设置厚１．６ｍ和２．０ｍ的横隔　板，中跨中合拢段设置０．６ｍ的中横隔板，每个隔板　设有孔洞，供检查人员通过。桥墩采用双薄壁圆端　形桥墩，双柱中心距离６．３ｍ，净间距４．１ｍ，墩身的　横向直段长度为８．５ｍ，半圆的直径为２．２ｍ，两个主　墩墩高均为２６．８ｍ。该方案如图１所示。　图ｌ连续刚构方案（ｍ）　２．３－２矮塔斜拉连续刚构　索塔采用纵向曲线形独柱、横向双柱式桥塔，　塔、梁、墩固结，边墩及次边墩顶均设置纵向活动支　座。桥面以上塔高２２．Ｏｍ，桥面以上高跨比１／８．１８。　桥面以上塔柱采用矩形实心截面，纵向由直线及半　径２８．２３５ｍ圆曲线拟合而成，由顶部４ｍ渐变至底　本方案主桥纵向布置为（６４十ｌｌｏ＋ｌ８ｏ＋１ｌｏ＋６４）ｍ　矮塔斜拉桥，有碴轨道桥面。除索梁锚固区桥面局部　加宽至１６．７ｍ外，其余桥面宽１３．４ｍ。主梁采用单箱　双室结构，三向预应力体系。箱梁中支点处梁高９．５ｍ，　端支点及中跨中处４．０ｍ，其中中支点处（梁高９．５ｍ）　部７ｍ，横桥向宽２．０ｍ。上塔柱顺桥向上下游侧自　平段长１０．０，中跨中（梁高４．０ｍ）平段长３２．０ｍ，中间　上而下设２００ｃｍ宽、２０ｃｍ深的扣槽；下塔（墩）柱为　两分离的渐变八边形实心截面。斜拉索采用双索　面、环氧涂层填充、外包ＨＤＰＥ保护层钢绞线拉索　体系。其梁上索距５ｍ，塔上索距１．０ｍ，张拉端设置　于主梁上。塔上索鞍采用钢管组焊式分丝管索鞍，　６９．０ｍ长度变高段梁底曲线为二次抛物线。箱梁两外　腹板为直腹板，腹板厚度主要为０．３５ｍ、０．４７５ｍ、０．６ｍ，　局部加厚至０．７５ｍ；箱梁顶板宽度为１３．４ｍ（索梁锚固　Ｕ苋刀ｌ／．．　号块加厚至１．０ｍ外，　全桥等厚０．　梁高处的０．３：　ｏｍ，底板厚度由４．Ｏｍ　高处的１．２ｍ。　待斜拉索索力调整完毕，锁定塔上抗滑锚，灌注抗　滑锚筒内环氧砂浆。该方案如图２所示。　＿囡铁道勘　ＳＵＲＶＥＹ　ＡＮＤ　ＤＥＳＩＧＮ　２００９（３）　汉宜铁路蔡家湾汉江特大桥方案比选研究陈晓辉　１　ｌ　———／——＼　——～　—～　Ｌ…：～一　一＿Ｊ……Ｊ　ｒ／　———　—————１　、——ｌ＿＿ｌ＿～＿＿————————————一　图２矮塔斜拉连续刚构方案（ｍ）　２．４旋工方法的初步意见　根据近１０年的水文资料分析，确定施工期　为每年的ｌ０月中旬至次年的５月，施工水位　２３．０ｍ，本桥共有２个墩位于水中，均采用套箱围　堰施工。　项　目　方案表１　方案二　（连续刚构）　（矮塔斜拉连续刚构）　２＿４．１连续刚构方案施工方法　待刚构连续梁中墩及次中墩的基础和墩身施工　完毕后，在四个桥墩上分别搭设托架、模板，利用托　架、模板灌注各自的０号块梁段，０号块施工完毕后，　在其两侧利用挂蓝对称悬臂灌注各梁段；待刚构连　续梁的边墩的基础和墩身施工完毕后，在两边墩旁　搭设支架，浇注边直梁段，再灌注边跨合拢段，形成　不需要大吨位的支　梁高较小座结构高　免除了支座的　度低技术适用性　维护费用可以利用塔　梁体刚　度大，后期徐变易　梁的固结提供水平　控制抗力。　美观性　整体线条流畅简　桥型新颖，美观。结　洁，梁体的体量感　构体量小，跨越能　较大力大，气势恢弘，造　。　型独特，技术先进。　施工方法　可采用悬臂浇筑施工　可利用斜拉索悬臂　浇筑施工　两个单悬臂简支梁；灌注次中跨合拢段粱段，形成两　个单悬臂Ｔ构连续梁；灌注中跨合拢段梁段，合龙　全梁，挂蓝、模板全部拆除，形成五跨刚构连续梁。　２．４．２矮塔斜拉连续刚构方案施工方法　主跨依次施工基础、承台、墩柱，支架上现浇０　经济指标　６５３８４．５万元　６６９６７．２万元　施工周期　施工时对航　道的影响　１４个月　较小　１６个月　较小　号块；爬模（滑模）施工上塔柱，支架浇筑边跨混凝　土，中跨利用挂篮对称逐梁段悬臂浇筑，并张拉相　应预应力索；中跨悬臂浇筑至Ｍ１０号梁段（第３根　索处），张拉相应纵向预应力索后，安装并张拉第一　经上述综合（表１）比较，并考虑到蔡家湾汉江　特大桥受汉宜上下行货车联络线上桥的影响，线路　轨面标高为４７．２９，该处汉江最高通航水位为　２７．８１ｍ，为了满足通航净空要求，主梁梁高受到一　根斜拉索（即斜拉索的安装张拉滞后两个梁段），中　跨主梁继续悬臂浇筑，张拉相应预应力索，滞后安　装并张拉斜拉索，直至Ｍ１８号梁段施工完毕，斜拉　定的。矮塔斜拉连续刚构中支点处梁高９．５ｍ，　连续刚构中支点处梁高１０．５ｍ，均可满足通航要求，　两方案均不影响本桥桥梁长度。相比而言，矮塔斜　索安装并张拉完毕；先边跨合拢，后中跨合拢（中跨　拉连续刚构方案跨度相对较大，对通航要求适应性　更好，桥型新颖、美观，但该方案技术复杂，施工难　度大　济指　Ｔ．毪坟不利　合拢前跨中施加永久对顶力）。３２ｍ简支箱梁采用　预制架设方案。航道中桥墩施工需要海事部门协　调、确保桥梁施工的安全。　勾方案。　２．５主桥方案比较　铁道勘测与设计　Ｆ转第ｌ９页）　１００９（３）■圜　郑州黄河铁路大桥引桥部分８Ｏ米预应力混凝土连续箱梁设计龚俊王为玉　表ｌ　梁体不平衡荷载一览表　序号　ｌ　不平衡荷载内容　已浇注节段自重不平衡弯矩的计算按一边按　ｌ０２．５％，一边按９７．５％计算不平衡弯矩　正在浇注节段不平衡弯矩计算，一侧按最后浇注　节段的ｌ２０％计算，一侧按最后浇注节段的８０％　计算　。　施工线荷载按一侧０．２５ｔ／ｍ计算　挂篮及施工机具自重按７０ｔ计，一侧按１２０％计，　侧按８０％计　（２）在预应力钢束弯曲段，设置弯曲段加强螺　旋钢筋，以应对预应力钢束双向弯曲时的径向力；　（３）对于底板上下层钢筋网间的拉筋，采用闭　合箍筋代替；　２　３　４　（４）对于其余拉筋，均采用１３５。弯钩；　（５）对预应力钢束设置了问距不超过５０ｃｍ的　定位钢筋网。　（６）预应力均采用塑料波纹管成孔，真空压浆，　塑料波纹管摩阻力小，密封性、耐腐性、弯曲韧性都　较好，从而更大得发挥了预应力作用，使结构更加　５　风荷载计算，按照《桥规Ｄ６０））计算　安全，可靠。　６设计体会　通过对石郑客运专线郑州黄河大桥引桥８０ｍ　梁的设计，对较大跨度预应力混凝土连续梁的了解　有了进一步加深，积累了一些设计经验。　参考文献　【ｌ】公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范　（ＪＴＧＤ６２．２００４）　［２】范立础．预应力混凝土连续梁桥．北京：人民交通出版　社，ｌ９９０　、　（１）为减少施工挂篮及模板重量，施工节段划　分应较小，计算更加准确，同时应尽量使各节段混　凝土重量差别不要太大。　［３】王东晖、李正江．官厅湖特大桥主桥设计［Ｊ】．桥梁建　设，２００３，（３）：３２—３４　收稿日期：２００９—３．２０　（上接第ｌ３页）　施工工期的影响、施工期间对航道的影响等方面对　３水流导治及河道整治的意见　本桥建设对河道行洪造成一定的影响，根据湖　北省汉江河道管理局２００６年５月提供的《关于沪　汉宜线蔡家湾汉江特大桥的方案进行综合分析，结　合汉宜线工程总体建设的要求，连续刚构方案综合　优势较明显，因此推荐方案一作为实施方案，该桥　目前正在建设中。　汉局函（茎　客运铁　　２００６）４　号）和防洪评价初步意见的要求参考文献Ｌ、下游３５０ｍ范围内采取浆砌片石护岸护坡措施，　［１］倪巍丽．广州轨道交通四号线沙湾大桥桥梁方案比　选【Ｊ１．山西建筑，２００８，３４（２８）：３２１—３２２．　［２】刘士林，梁智涛，侯金龙，孟凡超．公路桥梁设计丛书　（斜拉桥）【Ｍ】　Ｅ京：人民交通出版社，２００２．　对于施工破坏的堤防需要恢复加固。　４结　语　通过对技术及经济的合理性、施工难易程度及　收稿日期：２００９．５．２ｏ　铁道勘测与设计ＲＡＩＬＷＹ　ＳＵＲＶＥＹ　ＡＮＤ　ＤＥＳＩＧＮ　１００９（３）皿