蘭渝鐵路漁家咀渠江特大橋設(shè)計(jì)

李克奎

（中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司四川成都610031）

漁家咀渠江特大橋主跨為(48+4×80+48)剛構(gòu)-連續(xù)組合梁單線鐵路橋，橋面寬7.0m，箱寬4.0m。主索采用9-15.2鋼絞線。圓弧端面空心墩，鉆孔樁基礎(chǔ)。施工先邊跨后中跨合攏。

剛構(gòu)—連續(xù)組合梁鐵路橋；梁體設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)計(jì)算

1 橋式方案

漁家咀渠江特大橋位于蘭渝鐵路重慶段廣安支線上，線路等級(jí)為國鐵Ⅰ級(jí)。該橋?yàn)榭拓浌簿€單線鐵路橋梁，設(shè)計(jì)旅客列車行車速度為160km/h。橋梁幾近垂直橫跨渠江，橋梁主要受地形、水文和通航控制。橋梁中心里程為ID1K847+998，根據(jù)通航論證結(jié)果，結(jié)合水文、地質(zhì)情況，經(jīng)方案比選，主橋采用(48+4×80+48)m剛構(gòu)-連續(xù)組合梁，引橋采用24 m和32 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁，橋跨布置為（2×24+26×32+(48+4×80+ 48)+4×32+2×24），全長1508.87m，最大墩高69m。主橋墩采用圓弧端面空心墩，其余橋墩根據(jù)墩高不同分別采用圓端形實(shí)體墩以及空心墩；橋臺(tái)采用T型橋臺(tái)，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)和明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)。

主橋橫跨水面寬度340m的渠江，為滿足雙孔單向通航IV級(jí)航道凈空高度要求，5個(gè)主墩(29號(hào)～33號(hào))墩高分別為67 m、69.4 m、69 m、68.5 m和67.5 m。在橋型比選時(shí)，對(duì)高墩大跨預(yù)應(yīng)力混凝土橋慣用的連續(xù)剛構(gòu)形式做了優(yōu)先考慮。由于主橋處測時(shí)最大水深約23.6m，設(shè)計(jì)施工水位最大水深約34.7m，主墩均采用樁基礎(chǔ)，高樁承臺(tái)。下部結(jié)構(gòu)(墩身及樁基礎(chǔ))整體剛度相對(duì)于梁部較小，采用墩梁固結(jié)的連續(xù)剛構(gòu)形式與采用連續(xù)梁橋的方案相比，無疑前者更經(jīng)濟(jì)、合理。該橋的溫度跨度達(dá)320m，由預(yù)應(yīng)力混凝土收縮、徐變、溫度力等效應(yīng)引起的次內(nèi)力較大。為此，做了連續(xù)剛構(gòu)、連續(xù)梁和剛構(gòu)一連續(xù)組合梁3種結(jié)構(gòu)形式的比較。經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，決定在29號(hào)和33號(hào)主墩頂各設(shè)立一組活動(dòng)支座(TJGZ-LX-Q17500-ZX，TJGZ-LX-Q17500-DX)，使主橋成為預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)-連續(xù)組合梁結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)形式兼顧了連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)而揚(yáng)棄各自的缺點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)受力、使用功能和適應(yīng)環(huán)境等方面均具有優(yōu)越性。其主橋總體布置見圖1。

圖1 渠江特大橋主跨立面布置圖（單位：cm)

2 主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 主梁構(gòu)造

主梁幾何尺寸的確定由梁的橫、豎向剛度及某些構(gòu)造因素控制，考慮鐵路單線橋面寬4.9 m和兩側(cè)1.05 m寬人行道整體灌注，因此橋面寬需7m。為方便施工和節(jié)省圬工，梁體采用單箱單室變高度箱梁。梁體全長417.2m，采用直腹板、變截面箱梁，中跨中部和邊跨端部梁高3.3m，為主跨的1／24.24，中墩處梁高6.0m，為主跨的1／13.33。箱寬在保證足夠剛度的前提下，采用4.0 m，寬跨比為1／20。中部18m梁段和邊跨端部17.6m梁段為等高梁段，其余梁段梁高按二次拋物線變化y= 3.3+x2/290.37(m)，其中以7號(hào)塊件小截面端頂板頂為原點(diǎn)，x= 0～28m。頂板除端部局部加厚為70cm外，其余均為35cm；底板厚40～60cm；腹板厚30～70cm。腹板厚度按直線線性變化，底板厚度按拋物線變化。全聯(lián)在端部和支墩處共設(shè)10道橫隔板，橫隔板開孔洞供人行通過。梁體結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 梁體構(gòu)造圖

2.2 預(yù)應(yīng)力體系

箱梁按全預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)，考慮箱梁較高、鐵路活載較大等因素，梁體按雙向（縱、豎向）全預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)。縱向采用9～15.2mm高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，fpk=1860MPa，M15-9錨具，YCW250B千斤頂張拉，采用內(nèi)徑Φ75mm的塑料波紋管成孔。豎向采用直徑25mmPSB830螺紋鋼筋，M-25型錨具錨固，內(nèi)徑Φ35mm(δ=0.5mm)波紋管成孔，采用單端張拉。

3 下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 主墩構(gòu)造

30～32號(hào)剛構(gòu)主墩采用C40鋼筋混凝土矩形空心墩，為減少風(fēng)振與風(fēng)力對(duì)高墩的影響并考慮水流作用、撞擊作用及美觀要求，橫向端面做成圓弧形。墩身頂部外壁順橋向長6m，橫向?qū)? m（不含兩側(cè)各1.5m圓弧端面尺寸），縱向壁厚0.9m、橫向壁厚1.0m；縱向內(nèi)、外坡度為1:0，為滿足全橋結(jié)構(gòu)橫向剛度和主橋上下部結(jié)構(gòu)的傳力要求，主墩采用橫向內(nèi)坡度60:1，橫向外坡25:1。墩頂為墩梁固結(jié)的聯(lián)結(jié)形式，墩梁結(jié)合部設(shè)計(jì)為2個(gè)矩形箱體的正交：縱向兩墩壁上延至箱體內(nèi)成為兩橫隔板，橫向兩墩壁與腹板聯(lián)結(jié)。梁體的各種力通過橫隔板和腹板傳遞至空心墩柱的四壁。

29號(hào)、33號(hào)墩頂采用縱向活動(dòng)支座和多向活動(dòng)支座，放松縱向位移，控制橫向和豎向位移。既保證在縱向荷載作用下主梁自由伸縮，也保證主梁橫向和豎向穩(wěn)定。梁體在此處為連續(xù)結(jié)構(gòu)，與支座中心對(duì)應(yīng)處設(shè)橫隔板，將傳遞至此的梁體豎向力通過橫向2個(gè)支座向下部結(jié)構(gòu)傳遞。橋墩同樣采用C40鋼筋混凝土圓弧端面矩形空心墩，墩頸縱向長6m，橫向?qū)? m（不含兩側(cè)各1.5m圓弧端面），縱橫向壁厚1.0m的鋼筋混凝土；墩身縱向內(nèi)、外坡度為1:0，橫向內(nèi)坡度60:1，橫向外坡25:1。

墩體受主力+附加力組合荷載控制，并考慮水流、船體撞擊作用。底部設(shè)置3 m高的實(shí)體段，并采用C15混凝土回填至最高通航水位以上5m。在墩身內(nèi)部及外面設(shè)置檢查設(shè)備（檢查梯，檢查洞，檢查平臺(tái)等）。

3.2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

主橋橋址處基巖為泥巖夾砂巖，覆蓋土層卵石土，覆土加強(qiáng)風(fēng)化層厚度為1.5～12m，水中墩覆蓋層薄。綜合考慮水深、覆蓋層厚度和基巖承載力情況，主墩基礎(chǔ)采用柱樁基礎(chǔ)。29～33號(hào)墩均采用16根鉆孔樁，樁徑2.5 m，樁長分別為16m～ 27.5；為利于水流，承臺(tái)采用圓端形，厚度4 m，橫橋向?qū)?6 m，縱橋向?qū)?9.6 m，除29號(hào)水邊墩外，其余4個(gè)水中墩樁基均為高樁承臺(tái)，考慮河床最大沖刷深度，31號(hào)、32號(hào)墩自由長度達(dá)14～15m。若考慮自由長度，兩墩墩高達(dá)90m。群樁在平面上的布置，中間為行列式布置，橫橋向兩端為梅花形布置，承臺(tái)和樁基采用C35抗侵蝕鋼筋混凝土。位于水邊的橋墩基礎(chǔ)，采用鋼板樁圍堰施工；位于河槽中的主墩采用鋼吊箱及雙壁鋼圍堰施工，材料及人員運(yùn)輸采用塔吊與船運(yùn)相結(jié)合。主墩樁基布置見圖3。

圖3 主墩樁基布置圖

4 結(jié)構(gòu)計(jì)算

4.1 荷載組合

主力：恒載+活載；恒載+活載+橫向搖擺力。

主力+附加力：主力+溫度變化；主力+溫度變化+制動(dòng)力+風(fēng)力（縱向）；主力+溫度變化+風(fēng)力（橫向）。

主力+特殊荷載：恒載+運(yùn)梁荷載。

4.2 主要計(jì)算結(jié)果

計(jì)算程序：采用橋梁結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)BSAS

剛構(gòu)-連續(xù)組合梁劃分為124個(gè)單元進(jìn)行有限元分析計(jì)算，分別按各施工階段和運(yùn)營階段進(jìn)行內(nèi)力分析和應(yīng)力計(jì)算，并進(jìn)行了截面強(qiáng)度檢算。計(jì)算結(jié)果及指標(biāo)詳見表1。

墩體檢算結(jié)果：混凝土最大壓應(yīng)力9.3 MPa，最大拉應(yīng)力0（考慮混凝土不能受拉），鋼筋最大壓應(yīng)力11.6 MPa，最大拉應(yīng)力123 MPa，混凝土裂縫寬度0.15mm，滿足規(guī)范要求。

靜活載作用下的撓度值：在靜活載作用下，邊跨最大撓度值11.3m，小于L/800= 60mm。中跨最大撓度值29.1mm，小于L/700=114mm。

箱梁橫截面按橫向環(huán)框內(nèi)力分析配置普通鋼筋。

剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橫向第一階自振周期：1.47秒。全梁支點(diǎn)反力（表2數(shù)據(jù)壓為正，拉為負(fù)）。

表1

5 梁部施工順序

剛構(gòu)—連續(xù)組合梁采用輕型掛籃分段懸臂灌注施工，分別在29號(hào)～33號(hào)墩墩頂立模灌注0號(hào)梁段，待混凝土強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)值的90﹪且不少于5天的齡期后方可張拉0號(hào)梁段預(yù)應(yīng)力。在0號(hào)梁段安裝掛籃，分別在掛籃上對(duì)稱向兩側(cè)順序灌注各梁段，移動(dòng)掛籃，灌注下一個(gè)梁段，直到形成五個(gè)T構(gòu)。利用掛籃灌注合攏第二、五跨梁段，形成兩個(gè)∏形和一個(gè)T構(gòu)；然后再利用掛籃灌注第一、六跨11號(hào)塊件，并同時(shí)在第二、五跨跨中逐漸加壓重50噸；搭架灌注兩邊跨13號(hào)梁段，形成兩單懸臂結(jié)構(gòu)，澆筑兩邊跨合攏段12號(hào)塊件；最后合攏第三、四跨跨中10號(hào)梁段，形成整個(gè)剛構(gòu)-連續(xù)組合體系。

表2

6 結(jié)語

漁家咀渠江特大橋?yàn)樘m渝鐵路重慶段廣安支線鐵路的重點(diǎn)控制工程，該橋總長長，建設(shè)環(huán)境復(fù)雜，并集大樁徑、超大群樁基礎(chǔ)、高墩、大跨、長聯(lián)等技術(shù)指標(biāo)于一橋。該橋的設(shè)計(jì)是已有鐵路科技成果的成功推廣和應(yīng)用，通過本橋的設(shè)計(jì)，為今后高墩、大跨度鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)橋梁的設(shè)計(jì)提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。

[1]馬庭林，鄢勇，廖尚茂，陳克堅(jiān).內(nèi)昆鐵路李子溝特大橋設(shè)計(jì)[J].橋梁建設(shè)，2002，(3).

[2]曾昭強(qiáng).重慶井口嘉陵江特大橋設(shè)計(jì)[J].橋梁建設(shè)，2002，(3).

[3]許智焰，馬庭林.內(nèi)昆鐵路花土坡特大橋設(shè)計(jì)[J].橋梁建設(shè)，2004，(1).

鋼管扣件的分色管理

扣件式鋼管腳手架因使用方便快捷，施工成本低，在建筑工程中得以廣泛應(yīng)用，但腳手架的工傷事故時(shí)有發(fā)生，究其原因，除施工應(yīng)用方面、市場管理方面、質(zhì)量監(jiān)管方面等主要因素外，產(chǎn)品本身質(zhì)量問題也應(yīng)引起各方高度關(guān)注。大部分鋼管、扣件廠生產(chǎn)工藝落后，技術(shù)水平低，產(chǎn)品質(zhì)量很難保證。加上市場競爭激烈，許多廠家將國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鋼管壁厚3．5mm減到2．75mm，至更薄。當(dāng)前施工工地上已基本看不到壁厚3．5 mm的鋼管。這鋼管經(jīng)過若干年銹蝕，使壁厚進(jìn)一步減薄，存在嚴(yán)重安全隱患。

1報(bào)廢界定

以下情況必須就地封存，集中銷毀：(1)凡外觀有明顯裂縫、結(jié)疤及自行對(duì)接加長的鋼管、扣件；(2)最小壁厚在2．75 mm以下鋼管；(3)十字扣件重量在0．9kg、轉(zhuǎn)角扣件重量在1．2 kg、對(duì)接扣件重量在1.3 kg以下扣件。

2統(tǒng)一標(biāo)識(shí)

(1)鐵銹紅或紅白相間色用于最小部位壁厚在2．75～3．0 mm的鋼管，該類鋼管僅可用于非承重桿件和圍護(hù)欄桿。

(2)黃色或黃白相間色用于最小部位壁厚在3．0mm以上和重量在0．9kg(十字扣件)、1．2kg(轉(zhuǎn)角扣件)、1．3kg(對(duì)接扣件)以上，但經(jīng)檢測力學(xué)性能達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)合格要求的鋼管、扣件。該類鋼管、扣件每次使用前必須進(jìn)行抽樣檢測，按實(shí)際檢測的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，調(diào)整規(guī)范中規(guī)定的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行專項(xiàng)方案設(shè)計(jì)，不得用于高層、大跨度、較大荷載的架體。

(3)藍(lán)(綠)色或藍(lán)(綠)白相間色用于符合國家標(biāo)準(zhǔn)的鋼管、扣件，承重支撐架、高度在25 m以上的落地式腳手架和總高度在50m以上的高層外腳手架。工程中必須使用該類鋼管、扣件。

3完善制度

(1)施工現(xiàn)場所有鋼管、扣件在使用前必須進(jìn)行抽樣檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行顏色統(tǒng)一標(biāo)識(shí)，詳細(xì)記錄鋼管、扣件的來源、數(shù)量、使用次數(shù)、使用部位和質(zhì)量檢驗(yàn)等情況。未經(jīng)檢測、未按檢測結(jié)果進(jìn)行顏色統(tǒng)一標(biāo)識(shí)的鋼管、扣件不得在工程中使用。

(2)加大巡查力度，對(duì)施工現(xiàn)場分色鋼管、扣件進(jìn)場抽檢，未按上述規(guī)定的，督促各方及時(shí)計(jì)算復(fù)核、加固整改，并對(duì)相關(guān)責(zé)任方嚴(yán)肅查處，計(jì)分處理，累計(jì)到一定分值，計(jì)入企業(yè)不良行為，與招投標(biāo)掛鉤。

試行3年來，杜絕了不合格鋼管、扣件在承重支模架、高層腳手架等危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程中的使用。嚴(yán)格顏色標(biāo)識(shí)，限制了不合格鋼管、扣件的使用范圍。減少了不合格鋼管、扣件的一次性報(bào)廢損耗。并通過不定時(shí)現(xiàn)場巡查抽檢督促租賃方、施工方建立不合格材料的報(bào)廢制度，保證了工程質(zhì)量安全，贏得了各方贊同。目前，施工現(xiàn)場鋼管、扣件合格率穩(wěn)步上升，取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

（摘自：《建筑工人》）

Designing Techniques for a Super Railway Bridge Spanning Qijiang River in the Lanzhou-Chongqing Railway Line at the Yujia Mouth

The huge railway bridge crossing Qijiang River is a single-track railway bridge that is steel-strucured and continuity-beamed(the main span is 48+4×80+48m)with a seven-meter deck and a four-meter box-width.And the main cable is a steel-weave strand 9-15.2 in diameter.The bridge piers are hollow with arc top surfaces with bored-piles as bridge abutment foundations.The initial spanning cross construction was performed in the first stages and then middle spanning cross construction was done for the close.

steel-structure beams;design of beam;calculation of structure

U442.5

A

1671-9107（2010）06-0019-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.6.019

2010-4-1

李克奎，四川達(dá)州人，長沙鐵道學(xué)院畢業(yè)，工程師，從事橋梁設(shè)計(jì)工作。