武廣鐵路客運專線四院范圍橋梁總體設(shè)計

徐 勇,金福海,楊福泰,蔡少明

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司,武漢 430063)

1 基本概況

武廣鐵路客運專線是我國鐵路“四縱四橫”快速客運專網(wǎng)的重要組成部分,位于湖北、湖南、廣東三省境內(nèi)。起自武漢站北側(cè),向南經(jīng)湖北省咸寧,湖南省岳陽、長沙、湘潭、株洲、衡陽、郴州,廣東省韶關(guān)、清遠、佛山,終于新廣州站南端,全長1 068.6 km。全線分武漢天興洲公鐵兩用長江大橋、烏龍泉至花都段、新廣州站3個項目。

地形地貌：線路自江漢平原,穿越湘鄂交界附近的五尖大山后進入洞庭湖盆地,之后線路行經(jīng)于長沙、株洲、衡陽三大紅層盆地,進入湘南中高丘陵區(qū),線路過郴州后行經(jīng)于五蓋山與騎田嶺夾持地帶越南嶺山脈,于武水東穿越南嶺瑤山后進入韶關(guān)斷陷盆地。其中湘粵交界的南嶺瑤山地區(qū),山巒巍峨,河谷深切,地形險峻,是全線地形、地質(zhì)最復(fù)雜地段。

河流水系：本線主要穿越長江水系和珠江水系。穿越長江水系時,湖北境內(nèi)主要與淦河、陸水、新店河等相關(guān),湖南境內(nèi)主要與湘江干流及其支流新墻河、汨羅江、白沙河、撈刀河、瀏陽河、耒水等相關(guān)。穿越珠江水系時,主要與北江干流及其支流武水、連江等相關(guān)。

沿線地質(zhì)：武廣鐵路客運專線耒陽以北,以軟質(zhì)巖及黏性土為主,巖(土)質(zhì)軟弱,水理性差,邊坡穩(wěn)定性差；谷地區(qū)表層普遍發(fā)育軟土、松軟土；烏龍泉至臨湘、蘆狄塘及中路鋪發(fā)育巖溶；岳陽至汩羅地震動加速度為0.1g,部分沖積階地區(qū)分布有液化土地基；耒陽以南為中高丘陵及中低山區(qū),多發(fā)育V形谷地,路基易受山洪沖刷,巖層以二迭、石炭、泥盆系地層為主,邊坡多由軟硬巖互層(夾層)構(gòu)成,巖層風(fēng)化不均；灰?guī)r地區(qū)大多被厚層狀灰?guī)r殘積層棕紅色、褐黃色黏性土覆蓋,三迭系上統(tǒng)、二迭系龍?zhí)督M上段及石炭系測水段地層中夾煤層或厚層狀炭質(zhì)頁巖,該段巖溶及危巖、崩塌等不良地質(zhì)發(fā)育。

橋梁概況分述如下(表1)。

(1)武漢站(含)～烏龍泉東(不含),正線全長46.811正線km。全線大中小橋17座,橋長38.447 km,涵洞23座,公跨鐵5座,橋梁占線路82.17%。本段共計32 km線路范圍巖溶發(fā)育或較為發(fā)育,位于巖溶區(qū)的橋梁有11座左右。本段范圍內(nèi)橋梁均位于Ⅵ度地震區(qū),最長橋梁為五一水庫特大橋,橋長6 458.64 m。

(2)烏龍泉東(含)至韶關(guān)站(含),正線全長715.244正線km。穿越湖北、湖南、廣東三省。全線大中小橋558座,橋長322.479 km,涵洞708座,公跨鐵112座,橋梁占線路45.09%。本段工程地質(zhì)復(fù)雜,不良地質(zhì)及特殊地質(zhì)主要有：采空區(qū)、巖溶、巖堆、滑坡、危巖落石、軟土等,共計342.5 km的范圍巖溶發(fā)育或較為發(fā)育,位于巖溶區(qū)的橋梁有230座左右。66 km線路位于Ⅶ度地震區(qū),有橋梁48座。本段最長橋梁為赤壁特大橋,橋長9 522.03 m。大禾特大橋墩高42 m，為本段最大墩高。

(3)花都(含)至新廣州站(不含),正線全長43.219正線km。全線大中橋7座,橋長38.109 km,涵洞11座,公跨鐵6座,橋梁占線路88.18%。共計27 km的范圍巖溶極發(fā)育或較為發(fā)育,位于巖溶區(qū)的橋梁有5座。32 km線路位于Ⅶ度地震區(qū),有橋梁3座。本段最長橋梁為流溪河特大橋,橋長13 430.93 m?？绛h(huán)城高速特大橋墩高27 m為本段最大墩高。

表1 橋長分布

2 主要技術(shù)標準

(1)采用洪水頻率：橋梁1/100,涵洞1/100；

(2)設(shè)計荷載：ZK標準荷載圖式；

(3)速度目標值：350 km/h；

(4)東平水道以北采用無砟軌道,東平水道以南采用有砟軌道；

(5)涵洞頂至軌底的填方高度H≥1.5 m；

(6)橋臺尾至涵洞及兩涵間距離不應(yīng)小于30 m,路堤段兩橋臺臺尾間距離不宜小于150 m。

3 橋式方案

3.1 橋式方案設(shè)計原則

武廣鐵路客運專線全線采用無砟軌道,技術(shù)標準高,列車運營速度快,由軌道不平順引起的輪軌動力響應(yīng)及其對行車安全性、平穩(wěn)性和乘車舒適性的影響均隨行車速度的提高而顯著增大,因此要求高速鐵路的線路必須具有高平順性、高穩(wěn)定性和高可靠性等特點,橋梁作為軌道的下部結(jié)構(gòu),主要功能是為高速列車提供平順、穩(wěn)定的橋上線路,確保運營安全和乘坐舒適,并盡量減少運營期間的維修工作量。

橋式方案主要有兩方面內(nèi)容：一是橋梁設(shè)置的范圍即橋長,二是橋梁的孔跨布置。設(shè)計原則分述如下：

(1)沉降不易控制的區(qū)段設(shè)橋通過,由路基專業(yè)提出。

路基工后沉降包含路基填方本體的沉降和地基沉降。研究表明,路基填方本體壓實度達到規(guī)定要求,其后期沉降很小,地基沉降則主要受填土荷載大小及地基巖土性質(zhì)控制,對于武廣鐵路客運專線,軟土地區(qū)、淺表層巖溶發(fā)育區(qū),如填土高度超過6.0 m,一般以橋通過。

(2)橋路相接處,為減少過渡段,橋臺伸入路塹。

路基填土相對橋梁結(jié)構(gòu)具有可壓縮性,提供的豎向剛度比橋梁弱,為適應(yīng)高速鐵路對線路高平順性的要求,橋路之間、路堤與路塹之間需設(shè)過渡段,當橋梁臺尾與路塹相隔很近、路堤長度很短時,將橋臺臺尾伸入路塹,只設(shè)橋梁、路塹過渡段,減少塹堤之間過渡段。

(3)橋路比較綜合考慮施工工期、路基工程后期養(yǎng)護維修、土地資源占用、環(huán)境保護等因素。當線路通過高效經(jīng)濟作物區(qū)或城市、城市近郊時,當路基填料缺乏需大量取土或遠運時,從節(jié)約土地、保護環(huán)境出發(fā),降低路堤高度限制,改以橋梁代替。

(4)橋梁跨越公路、通航河流時,橋式方案要滿足相關(guān)交通規(guī)劃和防洪評價的要求。

(5)常用橋跨以32 m簡支箱梁為主,24 m簡支箱梁調(diào)整跨度用,跨路、跨河橋梁如32 m簡支箱梁不適應(yīng)時,盡量采用標準跨度的連續(xù)梁,如(32+48+32)m、(40+56+40)m、(40+64+40)m、(48+80+48)m、(60+100+60)m連續(xù)梁；

經(jīng)濟分析表明：在樁基礎(chǔ)條件下以跨度32 m簡支箱梁為最經(jīng)濟的梁型,預(yù)制架設(shè)為最經(jīng)濟的施工方法。在地質(zhì)條件較好或采用明挖基礎(chǔ)情況下,24 m簡支梁要比32 m簡支梁略顯經(jīng)濟,考慮架設(shè)工期、車橋耦合振動等因素,仍應(yīng)首推32 m雙線整孔簡支橋式。常用跨度橋梁的動力響應(yīng)分析表明,簡支梁能達到甚至超過連續(xù)梁的動力性能。全線32 m簡支箱梁長占梁總長的92.1%。

線路與公路、鐵路、河流斜交夾角不大，需要連續(xù)梁跨越時,為了減少基礎(chǔ)施工對既有公路、鐵路的影響,宜適當加大主跨跨徑,其增加投資有限。

3.2 常用跨度梁部施工方法

簡支箱梁主要有預(yù)制架設(shè)、支架現(xiàn)澆、造橋機施工等幾種施工方案。預(yù)制架設(shè)方案可以工廠化生產(chǎn),能保證箱梁制造質(zhì)量,提高了施工進度和工效,較其他方案投資省、效益好。長大橋梁或橋梁集中地段(一般按100孔以上)按運梁半徑不超過20 km設(shè)置一個制梁場,超出合理半徑的零星橋梁或隧道間分散橋梁綜合工程情況、工期要求等因素,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比選可采用支架現(xiàn)澆或造橋機施工。武廣鐵路客運專線部分隧道之間簡支箱梁由于運梁凈空限制,根據(jù)施工組織綜合要求采用預(yù)制架設(shè)后澆翼緣的施工方案(圖1)。

圖1 預(yù)制箱梁通過隧道

常用跨度連續(xù)梁采用懸臂澆筑法,部分(32+48+32) m連續(xù)梁采用支架現(xiàn)澆。

4 橋梁基礎(chǔ)

4.1 基礎(chǔ)研究成果

武廣鐵路客運專線橋梁基礎(chǔ)有2種,即鉆孔灌注樁、明挖擴大基礎(chǔ)。

橋梁下部結(jié)構(gòu)投資占橋梁總投資的一半左右,下部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)研究對橋梁工程的經(jīng)濟性意義重大。結(jié)合沿線地質(zhì)條件,對無砟軌道無縫線路與橋梁下部結(jié)構(gòu)的關(guān)系、影響橋梁下部結(jié)構(gòu)剛度的主要因素、不同地質(zhì)條件下橋墩和基礎(chǔ)剛度的合理分配、下部結(jié)構(gòu)橫向剛度、基礎(chǔ)布置形式等做了系統(tǒng)研究。研究表明：

(1)對于矮墩,樁的承載力控制設(shè)計；對于高墩,則為縱橫向剛度控制設(shè)計。

(2)在采用已有橋墩參考圖情況下,墩形、樁身混凝土強度等級、樁的受力類型對橋梁下部結(jié)構(gòu)剛度影響較小,影響橋梁下部結(jié)構(gòu)剛度的主要因素為：墩高、樁間距、樁的布置形式、柱樁樁長、樁的自由長。摩擦樁樁長30 m以內(nèi)時,剛度變化不大

(3)樁基礎(chǔ)設(shè)計時不僅要考慮墩頂縱向剛度,還應(yīng)考慮墩頂橫向剛度。按規(guī)范梁水平折角不應(yīng)大于1‰規(guī)定,墩頂橫向剛度不控制設(shè)計。梁部采用32 m簡支箱梁,橋墩采用矩形和圓端型空心墩,根據(jù)不同墩高、不同地質(zhì)條件采用不同基礎(chǔ)布置形式,對多種典型橋梁原型及其變化型的動力特性及列車走行性進行大量計算,研究分析表明,客運專線下部結(jié)構(gòu)橫向剛度過小時,即使?jié)M足水平折角要求,車橋偶合動力響應(yīng)結(jié)果不能滿足列車走行性相關(guān)要求。

(4)考慮經(jīng)濟性因素,常用跨度簡支箱梁橋墩一般采用直徑1.00 m鉆孔樁,樁數(shù)不超過12根,當樁長超過50 m時,考慮施工難度,適當加大樁徑。復(fù)雜地質(zhì)、地形條件如巖溶發(fā)育區(qū)、陡坡地段的樁徑宜適當加大。

(5)橋梁下部結(jié)構(gòu)主要統(tǒng)計數(shù)據(jù)(表2、表3)

表2 烏花段樁基礎(chǔ)統(tǒng)計數(shù)據(jù)

表3 烏花段下部結(jié)構(gòu)主要數(shù)量統(tǒng)計指標

4.2 承臺、樁身配筋

承臺是橋梁主要受力結(jié)構(gòu),由于其受力復(fù)雜,不易計算,常用的分析方法是在滿足剛性角的情況下將其假設(shè)為剛體,承臺底按構(gòu)造配筋,一般采用φ20 mm@20 cm,復(fù)雜重要橋梁則專門對承臺進行實體模型分析,加強配筋。

對多個武廣鐵路客運專線簡支箱梁的典型承臺實體模型分析表明：(1)承臺底層有較大拉應(yīng)力,應(yīng)適當配筋；(2)實體模型計算配筋量比撐桿理論計算配筋量?。?3)如實體模型計算不考慮混凝土能承受的拉應(yīng)力,撐桿理論不考慮重要性系數(shù),配筋計算結(jié)果基本相當；(4)承臺底配筋量同樁基礎(chǔ)布置及樁距有關(guān)。

武廣鐵路客運專線承臺底配筋采用了實體模型研究結(jié)果,承臺頂及側(cè)面配筋根據(jù)《武廣鐵路客運專線橋梁樁基礎(chǔ)等設(shè)計問題研討會紀要》進行。

樁身配筋根據(jù)計算確定,并滿足規(guī)范軸心受壓構(gòu)件縱筋截面積不小于構(gòu)件截面積0.5%的規(guī)定,樁頭配筋采用喇叭口方式,地震區(qū)樁身箍筋應(yīng)加強。

5 墩臺

5.1 橋墩特點

武廣鐵路客運專線橋墩的主要特點：(1)采用空心墩；(2)不設(shè)頂帽,改變了我國鐵路橋梁多年來橋墩均設(shè)頂帽的習(xí)慣,從而簡化了橋墩外形,在增加較少圬工用量的情況下還附帶增加橋墩縱向線剛度,以確保高速鐵路橋梁行車更加平順；(3)注意墩身剛度占下部結(jié)構(gòu)總剛度的合理比例,避免了墩身剛度過小時加大基礎(chǔ)剛度的做法,體現(xiàn)了明顯的經(jīng)濟性；(4)注意檢查維修附屬設(shè)施設(shè)計。

大跨度連續(xù)梁橋墩、其他特殊跨度橋墩特別設(shè)計,根據(jù)工點具體情況,考慮功能、景觀因素確定墩形。

5.2 橋臺

橋臺采用矩形空心結(jié)構(gòu),結(jié)合梁部設(shè)計,臺長設(shè)為定長,不隨高度變化,方便施工。空心臺身圬工省,質(zhì)量輕,也利于優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計。臺后填土高度4.0～8.0 m,級差0.5 m,臺身入土深分別為0～2.0 m。

5.3 連續(xù)梁橋墩墩頂縱向水平力計算

連續(xù)梁合龍后梁體收縮徐變、溫度變化、列車牽引力、制動力、無縫線路長鋼軌力等作用下,均對橋墩產(chǎn)生縱向水平力。由于連續(xù)梁活動支座摩阻力的存在,連續(xù)梁常具有固定支座“不固定”,活動支座“不活動”的特性,固定墩、活動墩共同承受縱向水平力。

客運專線連續(xù)梁墩頂荷載大,固定墩縱向剛度須滿足無砟軌道無縫線路的要求,縱向剛度往往較大,出于外形協(xié)調(diào)的考慮,活動墩墩身尺寸一般同固定墩一致,這樣,活動墩縱向剛度也較大。在橋墩縱向剛度較大時,即使較小的縱向變形也會產(chǎn)生較大的縱向水平力。

連續(xù)梁橋墩墩頂縱向水平力計算原則：

(1)活動墩按支座摩阻力計算；(2)固定墩承受無縫線路長鋼軌力、制動力與支座摩阻力之和,其中,制動力根據(jù)橋墩縱向剛度分配,支座摩阻力為固定墩左側(cè)摩阻力合力與右側(cè)摩阻力合力的差,為方便計算,無縫線路長鋼軌力由固定墩承受。

6 大跨度橋梁

6.1 概述

武廣鐵路客運專線沿線跨越多處大江大河及高等級公路,受通航及立交凈空、防洪等諸多條件制約,需要橋梁以較大跨度跨越,由此出現(xiàn)了多處大跨度橋梁(表4)。

表4 全線主要大跨度橋梁匯總

6.2 跨環(huán)城高速特大橋(99+242+99)m四線連續(xù)鋼桁拱(圖2、圖3)

本橋位于廣州市,主橋跨越東平水道,一跨過江,橋式為(99+242+99)m四線連續(xù)鋼桁拱,橋上有武廣鐵路客運專線及廣茂線各兩線,四線線間距(5.0+9.2+4.6)m,有砟軌道,設(shè)計行車速度均為200 km/h。

圖2 東平水道主橋布置圖(單位:m)

圖3 東平水道四線連續(xù)鋼桁拱實景

結(jié)構(gòu)采用三片主桁,中心距2×14.0 m,主桁間設(shè)交叉形縱向及橫向聯(lián)結(jié)系,吊桿采用箱形截面,中間不設(shè)置橫撐。鋼桁拱節(jié)間長度11 m,邊跨9個節(jié)間,中跨22個節(jié)間,邊跨平行弦桁高14 m,拱頂桁高9 m,加勁弦高20 m,拱肋采用二次拋物線,下拱圈矢跨比1/4,最大吊桿長40.5 m。主桁采用整體節(jié)點,弦桿、拱肋、吊桿及箱形截面腹桿與節(jié)點四面對拼,H形腹桿通過插入方式與節(jié)點連接,H形縱向平聯(lián)與主桁節(jié)點通過翼板對拼,H形橫聯(lián)通過插入方式與主桁節(jié)點連接。采用正交異性板整體橋面,鋼橋面頂板上設(shè)150 mm厚的現(xiàn)澆混凝土道砟槽,用焊釘與鋼橋面板結(jié)合。主桁采用Q370qD或Q370qE,橋面系、聯(lián)結(jié)系采用Q345qD,道砟槽板采用C40鋼筋混凝土,全橋主結(jié)構(gòu)用鋼量17 083.5 t。施工時先邊跨、后中跨,合龍時先拱肋后系梁。

6.3 汀泗河特大橋140 m鋼箱系桿拱(圖4)

汀泗河特大橋位于湖北省咸寧市,跨越京珠高速公路,線路與高速公路夾角為30°。公路為雙向四車道,按預(yù)留8車道考慮,主跨采用140 m鋼箱系桿拱。

鋼箱拱橋由于具有拱橋受力性能良好且造型優(yōu)美,兼鋼結(jié)構(gòu)橋梁自重輕、建筑高度小、跨越能力大、施工周期短的特點,因而此種橋式在跨越高等級公路及河流時具有較好的優(yōu)越性。

鋼箱系桿拱梁長143 m,計算距徑140 m。拱肋線型采用2次拋物線,矢跨比1/5,變截面鋼箱,截面理論高度4.5～3.0 m,寬2.0 m,兩側(cè)拱肋平行布置,中心間距16 m。兩拱肋之間共設(shè)五道一字橫撐。橋面板采用“┕┙”形混凝土板,板厚300 mm,通過剪力釘與縱橫梁結(jié)合,與系梁不結(jié)合。系梁為等截面鋼箱,梁高3.5 m,內(nèi)寬1.94 m。橫梁為抵抗較大的面外彎矩均設(shè)為箱形截面。吊桿采用工形鋼性吊桿,為減少風(fēng)振,在吊桿腹板上開設(shè)了過風(fēng)孔。

在靜活載作用下,系梁最大豎向位移值為4.87 cm,撓跨比1/2 817；梁端最大轉(zhuǎn)角為1.86‰。由于梁端轉(zhuǎn)角偏大,為適應(yīng)無砟軌道的要求,鋼箱系桿拱與鄰跨32 m梁間設(shè)置了過渡梁。為滿足相鄰梁梁端兩側(cè)的鋼軌支點橫向相對位移值不大于1 mm的要求,設(shè)置橫向限位裝置。

圖4 140 m鋼箱系桿拱實景

6.4 112 m尼爾森體系提籃系桿拱(圖5)

下承尼爾森體系鋼管混凝土提籃式系桿拱橋造型美觀,建筑高度低,跨越能力強；外部靜定結(jié)構(gòu),適應(yīng)性強；橋梁結(jié)構(gòu)豎、橫向剛度大,整體橋面對軌道的應(yīng)對性能好；造價經(jīng)濟,養(yǎng)護方便,能較好地適應(yīng)高速鐵路對橋梁結(jié)構(gòu)的要求。

全線采用3處112 m提籃系桿拱。分別位于武漢市、赤壁市、臨湘市,用于城市干道和高速公路。

拱肋采用懸鏈線,計算跨徑112 m,矢高f=22.4 m,矢跨比f/l=1/5,拱軸系數(shù)m=1.347。

拱肋采用豎置啞鈴形鋼管混凝土截面,截面高3.0 m,等高布置；鋼管直徑為1 200 mm,由厚18 mm的鋼板卷制而成,拱肋在橫橋向內(nèi)傾9°,形成提籃式。兩拱肋之間共設(shè)5道橫撐,系梁采用單箱三室預(yù)應(yīng)力混凝土箱形截面,橋面箱寬17.8 m,梁高2.5 m。吊桿布置采用尼爾森體系,每兩根吊桿只交叉一次,吊桿間距為8 m,吊桿內(nèi)設(shè)磁通量傳感器,以便對施工過程中及后期吊桿應(yīng)力進行長期監(jiān)測。在橋梁兩端對應(yīng)簡支梁固定支座側(cè)設(shè)橫向限位裝置,以適應(yīng)軌道橫向要求。為減小梁體轉(zhuǎn)動以及溫度變化對軌道結(jié)構(gòu)的影響,在梁端設(shè)置軌道調(diào)節(jié)板。

在靜活載作用下,系梁最大豎向位移值為1.94 cm,撓跨比1/5 770,梁端最大轉(zhuǎn)角0.705‰,工后徐變1.8 mm。

圖5 112 m尼爾森體系提籃系桿拱實景

6.5 流溪河特大橋(84+168+84)m雙線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)(圖6)

本橋位于廣東省廣州市,主橋跨越西華海水道,橋墩軸線與水流方向成約28°斜交,橋下通航要求凈高不少于10 m、凈寬不小于135 m,采用(84+168+84)m雙線預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)跨越。主橋位于直線、平坡上,無砟軌道,計算行車速度300 km/h。橋址處地震基本烈度7度,地震動峰值加速度為0.1g,地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35 s。

箱梁橫截面為單箱單室直腹板,箱梁頂寬13.4 m,底寬8.5 m,中墩處梁高11.0 m,跨中梁高5.5 m,梁高按圓曲線變化,圓曲線半徑R=570.114 m。全梁共分89個梁段,中支點0號梁段長度13 m,一般梁段長度分成3.0、3.5、4.0 m,合龍段長2.0 m,邊跨直線段長11.0 m,最大懸臂澆筑塊件重2 938.9 kN。主墩為雙柱式,柱中心距離8.0 m,凈間距5.5 m,墩身截面尺寸為長11.0 m、寬2.5 m,兩個主墩墩高分別為15.3、22.3 m。

梁部最大豎向靜活載撓度為45.5 mm,撓跨比為1/3 692.3,梁端轉(zhuǎn)角0.6‰,按成橋后60 d上二期恒載計算,徐變上拱值最大為4.1 mm。

圖6 (84+168+84)m連續(xù)剛構(gòu)實景

6.6 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(圖7)

圖7 (60+5×100+60)m連續(xù)梁實景

全線主跨100 m以上大跨度連續(xù)梁9座,跨度分別為(60+100+60)m連續(xù)梁2座、(70+125+70)m連續(xù)梁5座、株洲西湘江特大橋(60+5×100+60)m連續(xù)梁1座、衡陽湘江特大橋(64+4×116+64)m連續(xù)梁1座。

連續(xù)梁主要構(gòu)造參數(shù)見表5。設(shè)計從梁高、預(yù)應(yīng)力索的布置等多個方面控制大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的后期變形,以適應(yīng)高速鐵路無砟軌道的需要,設(shè)計建議二期恒載鋪設(shè)時間在連續(xù)梁合龍后60～90 d。

表5 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁主要構(gòu)造參數(shù)

通過調(diào)整連續(xù)梁收縮、徐變計算模式或計算參數(shù),使連續(xù)梁收縮、徐變、上拱度發(fā)生一系列改變,將后期徐變變形疊加到軌道不平順中,對各組參數(shù)變化分別進行詳細的車-橋系統(tǒng)動力響應(yīng)計算分析,得到車輛系統(tǒng)和橋梁系統(tǒng)的動力響應(yīng)最大值并進行評價,滿足橋梁和列車走行性評價標準的徐變變形最大值的要求，連續(xù)梁主要計算成果見表6。

7 支座

武廣鐵路客運專線橋梁采用CKPZ盆式橡膠支座，與傳統(tǒng)支座相比較,具有以下不同的技術(shù)特點：(1)主體鋼構(gòu)件采用Q345熱軋鋼,強度高、性能可靠、耐久性能好；(2)承壓橡膠塊采用純天然橡膠,耐老化性能更好；(3)密封銅環(huán)采用HPb59-1鉛黃銅,提高了耐磨性能；(4)采用UHMW-PE改性超高分子量聚乙烯板與不銹鋼板對磨,具備更小的摩擦系數(shù)與更強的耐磨性能；(5)采用剪力榫及單道軌結(jié)構(gòu),支座構(gòu)造更簡單；(6)密封銅環(huán)采用開槽構(gòu)造,可以和底盆內(nèi)壁有很好的配合曲率,有效地防止了橡膠從銅環(huán)和盆壁之間擠出,改善了橡膠的使用工況,延長了橡膠墊的使用壽命,進而延長了支座的使用壽命；(7)提高了底盆內(nèi)腔和盆塞凸緣部分的表面粗糙度要求,使支座更易于轉(zhuǎn)動及降低密封銅環(huán)與鋼盆之間的磨耗。

表6 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁主要設(shè)計成果匯總

8 橋面系及橋梁接口

8.1 橋面系

排水系統(tǒng)：排水系統(tǒng)采用兩側(cè)排水方式,一般橋梁不設(shè)縱向排水管,直排地面,環(huán)境敏感區(qū)橋梁，跨越鐵路、公路的孔跨設(shè)縱向排水管。

伸縮縫：伸縮縫由建設(shè)單位招標確定,采用耐候鋼方案。

欄桿：采用多功能性高強高性能鋼筋混凝土橋梁欄桿。

防水體系：高聚物改性瀝青防水卷材用于有砟及無砟橋面防撞墻內(nèi),其下采用低固含量液態(tài)涂料處理劑；聚氨酯防水涂料用于電纜溝槽內(nèi)的防水和混凝土保護層的防水封邊。

8.2 橋梁接口

橋梁主要接口有軌道、路基、環(huán)保、通信、信號、電力、牽引供電、綜合接地8個方面。

9 涵洞

為適應(yīng)無砟軌道的變形要求,武廣鐵路客運專線涵洞采用整體性好的鋼筋混凝土框架涵。涵洞頂至軌底的填料厚度不小于1.5 m,涵節(jié)長度不小于5 m,沉降縫設(shè)置于兩線間,以保證軌道板放置在同一涵節(jié)上,沉降縫采用適應(yīng)變形和止水的材料,保證耐久性要求的使用壽命。涵洞基礎(chǔ)地基采取與相鄰路基相一致的處理原則。涵洞板厚不小于30 cm,加強對不利環(huán)境侵害的抵抗力。

10 邊坡防護

本線技術(shù)標準高,曲線半徑大,部分橋墩不可避免位于陡坡地段,路改橋后,為減少過渡段,部分橋臺深入路塹,為滿足兩橋橋臺尾最小距離不小于150 m的規(guī)定,部分橋梁在路塹內(nèi)連通,造成橋梁范圍內(nèi)存在邊坡。邊坡開挖后,容易受到?jīng)_刷、溜塌、塌滑等變形破壞,隱患較大,故對橋梁范圍的邊坡進行了處理。根據(jù)不同地質(zhì)條件、地形條件,采用植草、骨架護坡、預(yù)應(yīng)力錨索、擋墻、樁板墻等工程措施對邊坡進行加固。

11 科研項目

11.1 武廣鐵路客運專線大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁技術(shù)試驗研究

武廣鐵路客運專線采用跨度100 m及以上的連續(xù)梁達9處。課題對大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁后期徐變變形控制、后期徐變變形與無砟軌道高速行車的適應(yīng)性、連續(xù)梁剛度對高速列車走行性影響、與無砟無縫線路相互作用關(guān)系、梁端無砟軌道結(jié)構(gòu)受力計算模型和計算方法、無砟軌道與連續(xù)梁連接形式等方面開展研究,取消了(84+168+84)m連續(xù)剛構(gòu)、(70+125+70)m連續(xù)梁鋼軌溫度伸縮調(diào)節(jié)器,初步提出了滿足高速鐵路行車要求的大跨度鐵路橋梁剛度合理范圍及后期徐變的容許最大值。

11.2 武廣鐵路客運專線下承式鋼箱系桿拱橋關(guān)鍵技術(shù)研究

高速鐵路采用140 m鋼箱系桿拱尚無先例。課題對梁拱相互作用、結(jié)構(gòu)受力特性、橋面結(jié)合形式、構(gòu)造及拱腳局部應(yīng)力、吊桿風(fēng)振、與無砟軌道的適應(yīng)性、動力特性等方面開展研究,指導(dǎo)設(shè)計與施工,為該橋順利建成提供技術(shù)保障。

12 結(jié)語

武廣鐵路客運專線橋梁設(shè)計充分采用了我國高速鐵路前期研究成果,同時,根據(jù)本線特點對橋梁下部結(jié)構(gòu)、大跨度橋梁、橋梁變形控制等方面進行深入研究,控制了橋梁投資,豐富了客運專線的梁型,其工程實踐為鐵路客運專線建設(shè)積累了經(jīng)驗。

[1] 鐵建設(shè)[2007]47號，新建時速300～350 km客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定(上、下)[S].

[2] 鄭 健.中國高速鐵路橋梁[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3] 文功啟,金福海,徐 勇.武廣鐵路客運專線140 m鋼箱系桿拱橋在無砟軌道中的應(yīng)用[J].鐵道工程學(xué)報,2007(增刊).

[4] 馮楚橋.高速鐵路無砟軌道112 m尼爾森提籃系桿拱橋設(shè)計[J].鐵道工程學(xué)報,2007(12).

[5] 中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司.武廣鐵路客運專線大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋梁技術(shù)研究總報告[R].武漢：2008.