津秦客運專線電纜過馴海路橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計

□文/田 越

1 工程簡介

天津—秦皇島津秦客運專線，其中電力電纜和通信電纜過馴海路部分橫跨地道。因地道較深，如果采用頂管和拉管等施工工藝都較為困難。采用電纜橋架的方式通過馴海路段。該種橋架通電纜的方式在全國尚屬首次，國家電網(wǎng)給予高度重視。這也是一個創(chuàng)新的嘗試。橋架上通過1個回路110kV和1個回路220kV電力交流電纜和通訊電纜并預(yù)留一個110kV回路的交流電力電纜的空間位置。

2 計算參數(shù)的取值

該橋架位于天津市東麗區(qū)，抗震等級為7度，0.15 g地震設(shè)防為第二組，場地類別為Ⅲ類，根據(jù)地勘資料該場地?zé)o不良地質(zhì)情況。場地凍土深度為0.6m。恒載為2.0kN/m2,活載為2.5kN/m2。結(jié)構(gòu)的阻尼比為0.04。

3 結(jié)構(gòu)體系

設(shè)計的電纜橋架，經(jīng)分析研究確定為鋼板橋架形式。由于受周圍地下管線的影響，橋架結(jié)構(gòu)跨徑共分4個部分，分別為11.8、5、24.5、7.3m。地道從 24.5m的跨度處通過。主梁截面分別為□480mm×300mm×14mm×14mm；□450mm×300mm×14mm×14mm；H950mm×300 mm×16mm×20mm；450mm×300mm×14mm×14mm；其中斜坡段為控制扭轉(zhuǎn)位移比和周期比，截面選擇為矩形截面。柱子截面分別采用了□400mm×400mm×16mm×16mm；□500mm×500mm×18mm×18mm；□450mm×450mm×16mm×16mm。其中大跨度24.5m兩側(cè)的柱子為加強其強度而采用Q345B鋼材，其余柱子采用Q235B鋼材。

3.1 基礎(chǔ)形式布置

為縮短工期而采用天然獨立基礎(chǔ)。其中橫向柱子間的基礎(chǔ)采用聯(lián)合式獨立基礎(chǔ)，以免由于上部結(jié)構(gòu)載荷不均而產(chǎn)生不均勻沉降。因基礎(chǔ)長度較長，在基礎(chǔ)的長向采用暗梁連接。沿縱軸方向布置的截面為600 mm×850mm和500mm×850mm的暗梁，在設(shè)計時還應(yīng)考慮柱腳埋板的寬度。從柱腳根部到地面以上200mm涂刷摻2%亞硝酸鹽（NaNO2），采用C30混凝土包柱靴。而柱腳底板至基礎(chǔ)頂面采用50mm厚度的C40細(xì)石混凝土進(jìn)行安裝調(diào)平。

3.2 上部結(jié)構(gòu)布置

上部結(jié)構(gòu)采用單向梁式結(jié)構(gòu)，其分布規(guī)律為在兩邊主梁內(nèi)每間隔1.5m分布一根次梁。其次梁的截面為H250mm×200mm×8mm×10mm；次梁的翼緣與兩側(cè)主梁翼緣走向保持一致，翼緣平面與主梁翼緣在同一平面上。在最大的跨度為24.5m的梁段上為考慮其運輸和安裝的方便，將主梁的長度為24.5m情況分為8、8.5、8m。接口處的連接采用的是全栓連接，采用全栓連接的方式是考慮結(jié)構(gòu)的安全性和施工方便?？缰械牟糠譃榱丝刂茡隙冗^大，加入橫向加勁肋。在最大斜坡處11.8m處考慮扭轉(zhuǎn)的影響加上兩道水平斜撐，另外在大跨度的柱間加入柱斜撐。兩道橫向斜撐與主鋼梁連接時，在斜撐與主鋼梁交接處主鋼梁內(nèi)應(yīng)該內(nèi)置三道加勁鋼板。計算時考慮軸向拉力的影響，橋架主體的受力螺栓為高強10.9級螺栓。

橋面部分采用厚度為6mm的Q235B鋼板，每隔1000m或900mm用60mm×5mm的鋼板加強肋分隔開，從而加強橋面板的整體性。考慮鋼材的焊接應(yīng)力要求，焊接的工藝采用斷續(xù)角焊接的施工工藝。焊接水平達(dá)到2級，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，采用斷續(xù)焊接時其焊段長度不得＜50mm，其凈距不應(yīng)＞15t（對于受壓構(gòu)件）或30t（受拉構(gòu)件）。t為構(gòu)件較薄處的厚度。橋面板的斜面與平面相交處應(yīng)該盡量有一個圓滑的弧度。以保證電纜在曳引時不至于將電纜的外皮劃破。

3.3 橋面的排水系統(tǒng)

橋面板需要考慮排水的坡度問題。橫橋向的坡度為1%，縱橋向的坡度為2%。中間處及兩側(cè)設(shè)置雨水管。雨水管采用專門的YSP-UPVC的排水管材，規(guī)格為 DN75mm×2.3mm。

3.4 抗震性能計算的分析

本工程計算采用中國建筑科學(xué)研究院的satewe進(jìn)行計算分析，周期、地震力與振型輸出文件，考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時的振動周期s、X,Y方向的平動系數(shù)、扭轉(zhuǎn)系數(shù)，見表1。

表1 計算后的主要參數(shù)

3.5 拱形鋼管的通廊結(jié)構(gòu)

電纜橋架的頂部采用拱形鋼管的通廊結(jié)構(gòu)，以便滿足通風(fēng)和維護(hù)的要求?？紤]到進(jìn)人的維護(hù)要求，最終的高度確立為2.2m。通廊的鋼管采用直徑為108mm壁厚為7mm的鍍鋅鋼管。通廊的計算主要考慮的荷載是雪載和側(cè)面的風(fēng)載。拱形鋼管架為每隔2m一個，其布置的間距主要是考慮到上部的雨棚板的出廠長度要求。

通廊的鋼管與橋面板采用柱角部分加勁肋進(jìn)行焊接的施工工藝。拱架與拱架之間采用LT進(jìn)行連接。LT的尺寸為40mm×40mm×2mm的鍍鋅方鋼管。在LT上布置40mm×20mm×2mm的鍍鋅方鋼管LG。LT與LG共同受力抵抗風(fēng)荷載和雪荷載。最后將力傳到拱形鋼管架部分，然后各榀鋼管架將力匯集集中在鋼柱。所以在鋼柱部分應(yīng)該加入傳進(jìn)來的風(fēng)荷載的力。計算時這一部分的內(nèi)力一定不能丟。

考慮整體外觀的美觀性，采用天藍(lán)色的雨棚進(jìn)行覆頂防護(hù)?？紤]到通風(fēng)散熱的要求，在雨棚頂部加入風(fēng)帽兩側(cè)設(shè)置通風(fēng)百葉窗，以起到自然排風(fēng)散熱的功能。

4 結(jié)語

目前該橋架已經(jīng)完工，為津秦客運專線提供了動力和通信保障。整個結(jié)構(gòu)體系工作情況良好。