錢楓

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司，陜西 西安 710043)

鄭西客?？瓦\北環(huán)線咸陽渭河特大橋設計

錢楓

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司，陜西 西安 710043)

鄭西客?？瓦\北環(huán)線渭河主橋為多聯主跨達120 m的連續(xù)梁。橋位屬八度地震區(qū)，橋梁須設置減震措施以解決高烈度地震區(qū)的橋梁設計難題;渭河主橋位于半徑3 500 m的曲線上，而橋上無縫線路必須設置軌溫調節(jié)裝置，這是國內高速鐵路客運專線首次在曲線地段鋪設鋼軌伸縮調節(jié)器，技術要求復雜，難度大。本文主要介紹設計時如何考慮并解決上述設計難點。

高烈度地震區(qū) 高速鐵路 減震榫 曲線橋梁 鋼軌伸縮調節(jié)器

1 工程概況

鄭西客?？瓦\北環(huán)線咸陽渭河特大橋東起鄭西客專西安北站，西至鄭西客專咸陽西站。咸陽渭河特大橋橋梁全長22.16 km，包括544孔32 m，46孔24 m，4孔40 m，5孔44 m簡支梁，以及(32+48+32)m，(40+64+40)m，(75+120+75)m，(75+120+120+ 75)m，(54+90+54)m預應力混凝土連續(xù)梁及多種跨度連續(xù)剛構等多處特殊橋跨結構;下部結構以圓端形實體墩為主，矩形空心橋臺，鉆孔灌注樁基礎?？偼顿Y12.5億。

2 設計難點

1)防洪評價影響橋梁設計因素

本橋跨越渭河河道，處于渭河防洪敏感區(qū)，既有隴海鐵路三線橋橋長僅為渭河河道寬的一半，并且由于線位條件控制橋梁水流斜交角度達45°，防洪條件困難。黃河水利委員會專家在2006年5月27日的咨詢審查意見中提出:“咸陽大橋對防洪影響尤為嚴重，應采取超常規(guī)措施，對橋梁結構進行優(yōu)化設計，最大限度地增大橋孔跨度，盡最大努力減少對防洪的影響?！苯涍^多次咨詢論證，黃河水利委員會在防洪評價報告審查會上形成了書面審查意見，最終同意采用(75+120 +75)m連續(xù)梁+(75+2×120+75)m連續(xù)梁+ (75+2×120+75)m連續(xù)梁 +(75+120+75)m連續(xù)梁跨越渭河河道。主跨120 m連續(xù)梁為全線跨度最大的特殊結構，體量大、聯長長，設計計算較為復雜。

2)高烈度地震區(qū)橋梁抗震設計

咸陽渭河特大橋位于地震動峰值加速度0.185g的八度地震區(qū)，而高速鐵路客運專線橋梁由于橋梁剛度要求高導致結構體量較大，地震力往往控制結構設計，尤其是跨渭河主橋采用的(75+120+120+75)m連續(xù)梁，一聯梁部混凝土圬工量7 712 m3，質量近2萬t，普通的32 m簡支梁的質量也超過900 t，地震力工況下的橋梁下部結構及支承結構設計相當困難。

3)3 500 m半徑曲線橋上設置鋼軌伸縮調節(jié)器

咸陽渭河特大橋渭河主橋最大溫度跨達195 m，且橋梁位于3 500 m的小半徑曲線上，為滿足無縫線路長鋼軌應力設計要求，必須設置溫度調節(jié)裝置。這是國內高速鐵路客運專線首次在曲線地段鋪設鋼軌伸縮調節(jié)器，技術要求復雜，難度大。

3 主要技術水平及創(chuàng)新點

1)跨越渭河跨度的選擇

根據防洪評價要求，在渭河河堤迎水面、河堤及背水坡坡面上均不得設置橋墩，且橋下凈高需滿足堤頂通行道路的要求。

采用主跨120 m的多跨連續(xù)結構跨越渭河河道滿足了水利部門關于河道內橋梁主跨跨度的要求，但同時也給橋梁設計提出了不小的難題。通過合理措施盡量減小橋梁梁體及下部結構尺寸，既要滿足橋梁結構強度安全性和整體剛度的要求，同時又要盡量降低結構自重以解決地震力設計難題。主跨連續(xù)梁立面、跨中及支點橫截面見圖1、圖2。

2)高烈度地震區(qū)橋梁設置減震措施

針對本線高烈度地震區(qū)的橋梁抗震研究，首次研發(fā)并采用了新型抗震榫結構(圖3)，實現了正常運營

狀態(tài)下梁體可自由伸縮，地震時固定墩與活動墩上的抗震榫相繼進入屈服耗能，大幅度降低了地震作用，為鐵路橋梁減隔震技術的進步與發(fā)展從理論和實踐上開創(chuàng)了新的思路，達到國際領先水平。

圖1 120 m主跨連續(xù)梁立面(單位:cm)

圖2 主跨連續(xù)梁橫截面(單位:cm)

圖3 減震榫布置(單位:mm)

3)曲線橋上設置溫度調節(jié)器

咸陽渭河特大橋是國內客運專線首次在曲線地段鋪設鋼軌伸縮調節(jié)器。我國早期曾在普速鐵路曲線橋上鋪設鋼軌伸縮調節(jié)器，但由于曲線地段橫向力較大、軌道幾何尺寸不易保持，曲線上伸縮器結構復雜等因素，導致養(yǎng)護維修工作量過大，最終拆除。

高速鐵路行車速度高，對軌道平順性、安全性、穩(wěn)定性等要求極高，我國客運專線尚無在曲線上鋪設鋼軌伸縮調節(jié)器的先例，也沒有相關的產品和設計、施工、運營經驗，設計、施工、運營養(yǎng)護難度均較大。此外，咸陽渭河特大橋溫度跨度較大，梁縫變化量較大，理論檢算跨越梁縫的軌枕支承間距最大可達880 mm，超過規(guī)范規(guī)定的650 mm，伸縮器結構還需解決梁縫處鋼軌支承間距超限問題。

設計期間國內尚沒有適用于客運專線鐵路曲線上鋼軌伸縮調節(jié)器的成熟產品。設計采用了BWG曲線鋼軌伸縮調節(jié)器，適應動車組(軸重17 t)最高通過速度350 km/h(+10%)，標準軌距、60 kg/m鋼軌、曲線半徑≥2 000 m、梁端鋼軌伸縮量≤600 mm、無砟軌道的使用條件。

4)跨越河流、道路采用特殊結構

咸陽渭河特大橋沿線控制橋跨布置因素眾多，尤其在西安市近郊，交通發(fā)達，道路密集，橋梁在跨越各種控制因素時采用合理適宜的橋跨結構跨越，使橋跨布置出現眾多非標梁跨。預應力混凝土連續(xù)梁、混凝土連續(xù)剛構等特殊橋跨由于施工難度大、施工周期長、工程造價高等因素，故盡量少用。布跨時全橋以32 m簡支梁為主，跨越不同建筑物時根據具體條件和相關要求分別采用了(32+48+32)m，(40+64+40)m，(75+120+75)m，(75+2×120+75)m，(54+90+ 54)m連續(xù)梁等特殊結構。由于全橋較長，跨越的建筑物較多，對橋梁孔跨布設有較多約束，因此，在設計過程中對部分連續(xù)梁及剛構的邊跨長度進行局部調整以適應跨度要求。值得一提的是，跨樂育路立交橋處采用的44 m簡支梁為當時國內高速鐵路客運專線最大跨度簡支梁結構。

4 結語

通過該橋的設計實踐，利用設置減震榫解決了高烈度地震區(qū)高速鐵路橋梁支承結構抗震設計、高速鐵路曲線橋梁上設置無縫線路溫度調節(jié)器解決了鋼軌應力設計等技術難題，積累了相關設計經驗，取得了良好

的效果，為今后類似相關工程設計提供了很好的借鑒案例。

［1］孟兮，高日，李承根.鐵路簡支梁橋中減震榫的設計及其減震性能研究［J］.橋梁建設，2014，44(3):81-86.

［2］孟兮，倪燕平.減震榫設計及試驗研究［J］.北京交通大學學報，2013，37(3):103-106.

［3］范立礎，王志強.橋梁減隔震設計［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［4］高芒芒.客運專線鐵路簡支梁橋減震榫方案動力特性仿真分析［R］.北京:中國鐵道科學研究院，2011.

［5］鄧敏.大跨度連續(xù)梁橋地震反應分析研究［D］.成都:西南交通大學，2008.

［6］陳浩.減震榫力學性能及其在橋梁減震中的應用［D］.北京:北京交通大學，2010.

［7］曾憲海，蔣金洲.高速鐵路曲線地段長大連續(xù)梁橋無縫線路方案研究［J］.鐵道建筑，2011(4):1-5.

［8］盧耀榮.無縫線路研究與應用［M］.北京:中國鐵道出版社，2004.

(責任審編 孟慶伶)

U442.5

:ADOI:10.3969/j.issn.1003-1995.2015.09.03

2015-05-20;

:2015-06-25

錢楓(1977— )，男，浙江寧波人，高級工程師。

1003-1995(2015)09-0009-03