鐵路梁橋改擴(kuò)建框架橋設(shè)計(jì)方案淺析

陳春生

(福建鐵四院勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,福州 350013)

隨著城市道路和交通設(shè)施的迅速發(fā)展及進(jìn)一步完善,一些既有規(guī)模較小、結(jié)構(gòu)陳舊的公鐵立交梁橋已成為城市交通發(fā)展的“瓶頸”,如何在保證鐵路正常運(yùn)營條件下,將既有鐵路簡(jiǎn)支梁橋改擴(kuò)建為框架橋成為城市公鐵立交改擴(kuò)建中的常見問題,結(jié)合泉州市南北大道立交橋設(shè)計(jì)方案的研究分析,為如何充分合理的利用既有梁橋并對(duì)其進(jìn)行改擴(kuò)建為框架立交橋的設(shè)計(jì)提供新思路。

1 工程概況

既有立交橋位于漳泉線繁忙地段,橋型結(jié)構(gòu)為24 m+16 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋,橋上線路為單線、直線,橋臺(tái)為T形橋臺(tái)、橋墩為圓端形橋墩、地質(zhì)條件良好均為擴(kuò)大基礎(chǔ),其中24 m跨為既有道路,供機(jī)動(dòng)車及行人通行,橋下凈高4.5 m。

南北大道為擬建規(guī)劃道路,是連接福廈高速鐵路泉州站的主要通道,寬度64 m,車道布置為4.5 m(人行道)+6 m(非機(jī)動(dòng)車道)+4 m(分隔帶)+15.5 m(機(jī)動(dòng)車道)+4 m(中央分隔帶)+15.5 m(機(jī)動(dòng)車道)+4 m(分隔帶)+6 m(非機(jī)動(dòng)車道)+4.5 m(人行道),道路等級(jí)為城市主干道Ⅰ級(jí),行車速度60 km/h,它是提高城市交通效率,優(yōu)化整體市政布局,改善投資環(huán)境,發(fā)展城市經(jīng)濟(jì)的重要工程。

2 設(shè)計(jì)方案的選擇

在工程方案論證初期曾提出擴(kuò)孔方案,即在既有2孔簡(jiǎn)支梁橋外側(cè)再頂進(jìn)2孔框架橋,使橋位處形成4孔的立交橋(舊橋保留使用)。該方案的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易于施工,工程風(fēng)險(xiǎn)小,但建成后道路線形不暢,斷面畸形,路幅劃分不佳且占地較多、拆遷量大,勢(shì)必嚴(yán)重影響市政長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃建設(shè)。因此，結(jié)合南北大道道路標(biāo)準(zhǔn)要求,確定采用拆除既有鐵路簡(jiǎn)支梁橋,重新修建框架橋的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)南北大道的平縱斷面及設(shè)計(jì)路幅,擬采用10.5 m+16.5 m+16.5 m+10.5 m分離式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),與鐵路斜交16°40′,機(jī)動(dòng)車道從兩個(gè)中孔通過,人行道及非機(jī)動(dòng)車道從兩個(gè)邊孔通過,頂進(jìn)法施工。

3 利用既有梁橋改擴(kuò)建框架橋設(shè)計(jì)構(gòu)思的提出及實(shí)施

南北大道立交橋規(guī)模較大,條件復(fù)雜,設(shè)計(jì)應(yīng)從技術(shù)質(zhì)量、運(yùn)輸安全、城市規(guī)劃、施工方便、工程造價(jià)、環(huán)境影響等諸多方面進(jìn)行全面綜合考慮,本橋設(shè)計(jì)的最大難點(diǎn)在于如何在充分保證線路安全的前提下拆除既有鐵路簡(jiǎn)支梁橋頂進(jìn)大跨度斜交框架。目前在既有線上施工,常用的大跨度線路加固方法有“D型施工便梁”和“工字鋼縱挑橫抬法”,而橋位處于鐵路繁忙干線上,需要加固的線路范圍極大,若采用工字鋼縱挑橫抬法加固,則線路整體性差,列車限速低,需要采用大量的大型工字鋼,耗材較多,同時(shí)要求有較大的建筑高度,對(duì)鐵路運(yùn)輸及行車安全也造成極大影響。

設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)既有梁橋24 m跨凈寬達(dá)到22.3 m,在不拆除既有橋墩臺(tái),只需拆除梁部,便可滿足中孔③號(hào)框架(凈寬16.5 m)穿越,且框架的底板底高程高于既有梁橋墩臺(tái)基礎(chǔ)底高程,那么利用既有橋墩臺(tái)作為D型施工便梁支墩,架設(shè)24 m施工便梁加固線路,在不影響既有梁橋墩臺(tái)的情況下,頂進(jìn)中孔③號(hào)框架便成為可能。通過與道路設(shè)計(jì)單位的溝通協(xié)商,對(duì)線路平面做了微調(diào),既有梁橋與新建框架關(guān)系如圖1所示。

4 設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

4.1 便梁支墩的設(shè)置

雖然該立交橋孔跨較多、規(guī)模較大,受既有橋影響線路加固困難,但只要能夠頂進(jìn)中孔③號(hào)框架,其余孔框架便可利用其做為便梁支墩,架設(shè)便梁,加固線路,那么首要問題是要解決如何頂進(jìn)中孔③號(hào)框架。

D型施工便梁具有安裝簡(jiǎn)便、線路加固整體性強(qiáng),有效保障鐵路運(yùn)輸安全等優(yōu)點(diǎn),其中24 m施工便梁全長(zhǎng)24.5 m,最大支點(diǎn)距24.12 m,縱梁中心距4.46 m,縱梁寬度0.48 m,高1.3 m。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)詳實(shí)勘察,既有橋0號(hào)臺(tái)～1號(hào)墩頂帽中心距為24.03 m,橋面寬度為3.9 m(不含人行道),頂帽寬度為6 m,均滿足24 m施工便梁縱梁架設(shè),既有橋軌底至梁頂厚度有50 cm,在拆除梁部擋砟墻20 cm后,也能完全滿足24 m施工便梁橫梁的穿越,中孔③號(hào)框架線路加固如圖2、圖3所示。

圖1 框架橋立面(單位：cm)

圖2 中孔③號(hào)框架線路加固立面(單位：cm)

圖3 便梁支墩橫斷面(單位：cm)

便梁支墩采用C25鋼筋混凝土,設(shè)于墩臺(tái)帽頂面,截面為1.0 m×1.3 m,為保證便梁支墩的穩(wěn)定,支墩底面與墩臺(tái)帽頂面間打入釬釘,釬釘采用φ25 mm鋼筋,間距20 cm,埋入既有墩臺(tái)帽40 cm,同時(shí)在墩臺(tái)帽下方相應(yīng)位置設(shè)置支撐柱,該柱與既有墩臺(tái)結(jié)合面上也均打入釬釘,這樣就使便梁支墩與既有橋墩臺(tái)很好地形成整體,也保證了既有橋墩臺(tái)的穩(wěn)定,為下一步既有梁的拆除創(chuàng)造了條件。

4.2 既有梁拆除方案

當(dāng)線路加固完成,既有梁完全停止工作后便可進(jìn)行既有梁部拆除，既有梁為2片24 m梁,單片質(zhì)量達(dá)78 t,采取切割法拆除。即先在既有梁下搭設(shè)6個(gè)枕木垛平臺(tái),上設(shè)工字鋼滑道,并用液壓千斤頂對(duì)擬拆梁部進(jìn)行支頂,用切割機(jī)沿梁長(zhǎng)分6段將既有梁切割。切割過程中應(yīng)注意梁體斷裂,一端翹頭影響線路。然后，利用千斤頂將梁段落于工字鋼滑道上,并拖拽到線路外安全區(qū)域,清理外運(yùn)。該方案的優(yōu)點(diǎn)是能夠充分保證鐵路各種設(shè)施完善,安全、工期、投資等指標(biāo)均可達(dá)到預(yù)先構(gòu)想。

5 結(jié)語

本工程在同類工程中具有一定代表性,隨著城市道路標(biāo)準(zhǔn)的提高,大量標(biāo)準(zhǔn)較低的立交橋都存在新舊置換要求,既要保證鐵路行車安全,又要完成新橋體頂進(jìn),并拆除既有橋,同時(shí)各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)也須達(dá)到要求,因此,因地制宜地制定完整、科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)方案是工程順利進(jìn)行的先決條件,南北大道立交橋?yàn)榻窈箢愃乒こ痰脑O(shè)計(jì)積累了經(jīng)驗(yàn),具有一定的實(shí)用性及借鑒意義。

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