韓國慶，郭建勛，文 剛

（中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都 610031）

1 研究背景

俄羅斯首都莫斯科及周邊地區(qū)地處東歐平原，地面起伏不大，以微丘地形、平原地形、河間地帶和冰川起源的多丘陵地形為主，是俄羅斯經(jīng)濟最發(fā)達的地區(qū)，在該區(qū)域進行高鐵研究有其客觀需求。該地區(qū)高速公路及其他各類等級道路縱橫交錯，開展跨越各等級道路的鐵路橋梁結(jié)構(gòu)物方案研究是一個現(xiàn)實問題。由于高速鐵路的設(shè)計標準高，鋪設(shè)無砟軌道，行車要求高，對橋梁跨越構(gòu)筑物的要求苛刻。如何滿足工程建設(shè)需要，又貼合俄羅斯具體國情，設(shè)計出經(jīng)濟合理的跨越方案是一個綜合性課題。

1.1 俄羅斯公路概況

1.1.1 等級道路凈空

按照俄羅斯聯(lián)邦區(qū)域發(fā)展部頒布的現(xiàn)行的俄羅斯公路規(guī)范匯編СП34.13330.2012[1]，道路分為公路干線、快速公路和普通公路，按照俄羅斯聯(lián)邦國家標準ΓOCTP52748—2007[2]，橋梁和天橋跨越公路時，公路的凈空應不小于表1 的限值。

表1 公路凈空值

1.1.2 等級道路寬度

各等級道路的車道數(shù)與道路寬度詳見表2[3]。

表2 公路行車道和路基橫斷面的主要參數(shù)

1.1.3 非等級道路

除各等級道路外，還有分布其間的鄉(xiāng)村道路和牲畜通道，在沒有專門機構(gòu)的特殊要求時，按照表3 所述的凈高和凈寬值來確定構(gòu)筑物的規(guī)模大小。

表3 其他通道限值[4]

1.2 道路與高鐵的交叉情況

本文所研究的高鐵地處俄羅斯經(jīng)濟最發(fā)達的地區(qū)之一，各類、各等級的公路網(wǎng)密集，其中最重要的道路是M-7 公路。M-7 伏爾加聯(lián)邦公路是莫斯科—弗拉基米爾—下諾夫哥羅德—喀山—烏法的國家公路，是莫斯科與東部地區(qū)之間最短的通道，是連接俄羅斯歐洲部分與西伯利亞和遠東的主干道，公路總長度為1 351 km。根據(jù)СП34.13330.2012 標準，M-7 公路的等級為IБ。M7 公路的走向與高鐵的線路走向相同，很多地帶并行，也不可避免的出現(xiàn)交叉。除M-7 外，還有聯(lián)通M-7 的等級稍低的（規(guī)劃）快速公路和普通公路與高鐵發(fā)生交叉，共有10 處交叉。

2 解決交叉問題的總體思路

在充分借鑒中國高速鐵路的設(shè)計和建設(shè)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，遵守俄羅斯法律和工程建設(shè)制度體系，盡量尊重現(xiàn)有等級道路，注重每個工點的差異性，制定安全、實用、經(jīng)濟、美觀的橋梁結(jié)構(gòu)物，提出適合具體工點特點的橋式解決方案。

（1）滿足俄羅斯現(xiàn)行工程建設(shè)規(guī)范[5]，滿足高鐵技術(shù)標準《特殊技術(shù)條款》[6]的要求，具備滿足鋪設(shè)無砟軌道的條件，有助于有效控制線路標高和優(yōu)化平面線位，進而有效控制總體投資。

（2）滿足高鐵橋梁技術(shù)指標，綜合考慮結(jié)構(gòu)與地基的變形，嚴格控制工后沉降。跨越的橋梁結(jié)構(gòu)物必須具有良好的整體性，較強的豎向、橫向和扭轉(zhuǎn)剛度，滿足對橋梁剛度和變形提出的限值要求。

（3）結(jié)構(gòu)物須具備足夠的車—線—橋耦合動力響應。通過列車、軌道和橋梁的動態(tài)響應，來評判列車通過橋梁結(jié)構(gòu)物時運行的安全性、乘坐的舒適性、車輛運行穩(wěn)定性、橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（4）便于施工、減少施工過程中對既有各類等級公路的干擾。必要時，進行交通安全及臨時交通管制措施的專項設(shè)計。注重經(jīng)濟性指標，綜合考慮建設(shè)的經(jīng)濟成本和時間成本。

（5）考慮俄羅斯公路相關(guān)的新舊規(guī)范更新的影響，并根據(jù)可能的遠期規(guī)劃行車強度（流量）、車道數(shù)目，確定跨越方案的規(guī)模。

3 交叉工點的解決方案

3.1 簡支梁

在條件成熟時，采用簡支梁是最簡單的跨越方案。混凝土簡支梁具有受力簡單明確、形式簡潔、外形美觀、抗扭剛度大、施工速度快、基礎(chǔ)適應性強、便于運營管理以及噪音小等特點，在中國高速鐵路橋梁中廣泛采用。在高鐵與道路交叉位置中，當?shù)缆穼挾容^窄、二者近乎正交、標高合適、施工干擾小的時候，或道路中央隔離帶具備設(shè)墩條件時，可采用常用跨度簡支梁跨越，以34.2 m 簡支梁為主，以23.6 m簡支梁為輔。采用簡支梁時，可使用最常規(guī)的運架設(shè)備和施組方案，不受其他因素的干擾。

3.2 連續(xù)梁

連續(xù)梁是跨越方案的采用的主要梁型，因其跨越能力強、線型流暢優(yōu)美、施工技術(shù)成熟而普遍采用。施工方法常采用懸臂澆筑、滿堂支架、轉(zhuǎn)體施工等方法。

3.2.1 變高度連續(xù)梁

中心里程ПК4314+54.2，采用40 m+66 m+40 m連續(xù)梁跨越M-7 公路，類似的連續(xù)梁跨度還有48 m+88 m+48 m、58 m+110 m+58 m，可以在合適的交叉位置選用，見圖1。

圖1 連續(xù)梁跨越總布置圖（單位：mm）

此處，該連續(xù)梁采用懸臂澆筑法施工，連續(xù)梁下方的公路凈空遠大于5.0 m，富余量較大，該交叉處不是線路標高的控制點。

3.2.2 等高連續(xù)梁

25 m+50 m+25 m 等高連續(xù)梁，支座中心線到梁端的距離為 60 cm，梁長101.2 m，梁高 3.2 m，橋面布置與 34.2 m 簡支梁相同。在 ПК7497+12、ПК7582+72 等交叉處，采用此種跨度的等高連續(xù)梁，該連續(xù)梁采用支架現(xiàn)澆施工或節(jié)段拼裝方法施工。

3.2.3 帶暗橫梁的等高連續(xù)梁

把簡支梁+ 門式墩的上下疊布模式進一步優(yōu)化，讓門式墩的蓋梁與簡支梁重疊交叉合一，將有效的減低結(jié)構(gòu)高度。在線路標高比較苛刻的交叉位置，采用這種帶暗橫梁的連續(xù)梁解決跨越問題。在ПК4322+31 交叉處，采用30.3 m+42 m+30.3 m 的連續(xù)梁，見圖2。

圖2 等高連續(xù)梁的典型斷面（單位：cm）

主梁與暗橫梁正交，呈“艸”字形，現(xiàn)澆完成，暗橫梁與下方墩柱之間設(shè)支座，基礎(chǔ)斜置，見圖3。

圖3 國內(nèi)某類似工點施工時的照片

3.3 連續(xù)剛構(gòu)

小跨度混凝土連續(xù)梁剛構(gòu)橋的梁板薄、墩壁可以斜作，非常適合斜交跨越道路時采用，因此在國內(nèi)大量推廣應用。施工方法主要采用支架現(xiàn)澆。采用的16 m+22 m+16 m 連續(xù)剛構(gòu)，支座中心線到梁端0.5 m，總梁長55.0 m，梁高1.5 m，墩寬1.35 m，墩梁固接處設(shè)2.5 m×0.7 m 的梗腋。墩壁可以根據(jù)需要設(shè)為斜交。

以ПК4249+47.5 處為例，線路方向與公路基本正交，道路等級不高。采用16 m+22 m+16 m 連續(xù)剛構(gòu)跨越。此種結(jié)構(gòu)受地質(zhì)條件影響較大，溫度應力敏感，墩高度不宜太高，見圖4。

圖4 16 m+22 m+16m 剛構(gòu)總布置圖（單位：cm）

3.4 框架橋

在ПК 6410+78 里程處，公路等級為IV 級，路面寬度10 m，滿足公路通行要求和控制線路標高，采用整孔框架橋，結(jié)構(gòu)凈寬×凈高為13.0×6.5 m，視野開闊，結(jié)構(gòu)整體性好[7]，見圖5。

圖5 框架橋效果圖

在IV 級及以下等級的道路交叉處，或滿足野外鄉(xiāng)村道路和牲畜通道需求時，也可以采用類似結(jié)構(gòu)，跨度根據(jù)具體需要確定，如12.0 m×6.5 m、10 m×6.5 m、8 m×5.0 m 等。

3.5 斜交異型剛架橋

在所有的道路交叉工點中，斜交角度越小，解決方案越復雜，在ПК3750+09、ПК3880+99 處，線路平面因避讓喀斯特地帶，兩次與M-7 公路相交。在設(shè)計和研究過程中，對跨越M-7 公路的橋式方案進行了多方案比選：

（1）大跨度連續(xù)梁方案；

（2）門式墩連續(xù)結(jié)構(gòu)方案；

（3）斜交斜作的剛架方案。

方案一因連續(xù)梁梁部結(jié)構(gòu)高度高，須抬坡導致引橋加長，增大工程規(guī)模，帶來投資額度增大，經(jīng)濟性差、景觀效果差。方案二因斜交角度小，且路中不能設(shè)墩，引起門式墩跨度過大，結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。結(jié)合三方案的工程規(guī)模、經(jīng)濟性能和M-7 公路管理部門的協(xié)商意見，綜合分析決定采用斜交斜作的異型剛架橋方案[8]，見圖6。

圖6 三種解決方案效果圖

該兩處跨越結(jié)構(gòu)方案類似，均采用雙孔鋼筋混凝土剛架結(jié)構(gòu)，每個公路交通方向都有單獨的通道，垂直于道路方向結(jié)構(gòu)凈寬17.4 m，橋下凈空高度不小于5.0 m，框架兩端接異形橋臺，用于放置標準跨度的簡支梁引橋。剛架橋頂板厚1.5m，中墻和邊墻厚均為1.5 m，并在三墻上開洞，用于透光和通風[9]。

該型式結(jié)構(gòu)又稱為隧道式公路跨線橋，類似的，可根據(jù)道路路幅情況，將剛架橋設(shè)計為是單孔結(jié)構(gòu)。

3.6 大跨度系桿拱橋

在跨越道路時，有時盡管不是跨越主干道，但由于斜交角度小，同時受橋下凈空限制，也會采用大跨度的更低高度的橋梁結(jié)構(gòu)形式。

例如：在ПК7365+59，線路與公路的斜交角度為33.9°，位于既有互通立交匝道上，路面為變寬度，最小路肩寬度18 m，道路兩側(cè)為水溝。進行多方案比選后，根據(jù)與公路管理部門的協(xié)商意見，采用1×110 m 下承式系桿拱橋跨越既有道路，系梁為預應力混凝土單箱三室箱型截面，箱寬18.4 m，箱高2.5 m，拱肋為鋼管混凝土拱，矢高22 m，矢高與跨度比為1/5，吊桿為尼爾森體系的網(wǎng)狀吊桿，見圖7。

圖7 系桿拱橋（110 m）效果圖

4 結(jié) 論

在進行俄羅斯的高鐵項目研究中，不同道路等級的跨越問題，基本囊括了國內(nèi)同類跨越的常見情形，通過對各類跨越點的道路現(xiàn)狀研究和分析，得出如下結(jié)論：

（1）跨越道路的橋式解決方案制約著高鐵線路標高，多數(shù)情況是“以橋定線”。須根據(jù)高鐵線路與各等級公路的斜交角度、地質(zhì)狀況等進行“一橋一議”，對橋式方案綜合分析、慎重決策，提出科學合理解決方案。

（2）在應用中國高鐵設(shè)計和建設(shè)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，尊重俄方的設(shè)計理念，對凈高、凈寬的富余量、施工高度等進行最小化研究，更加注重經(jīng)濟性指標，避免不必要的浪費。

（3）重視對結(jié)構(gòu)動力性能的分析。一般情況下，跨越等級道路的橋式均為特殊設(shè)計的結(jié)構(gòu)物，應結(jié)合高鐵技術(shù)標準和動力要求，進行車—軌—橋動力響應分析，滿足全線的技術(shù)指標。

（4）按照俄羅斯規(guī)定，需要與公路隸屬部門就涉路跨越方案進行協(xié)商，需要對施組、路面結(jié)構(gòu)、排水、標線、安全防護措施及外部照明及供電等編制專門的章節(jié)文件。