東平水道特大橋(85+286+85) m雙拱肋鋼桁拱設(shè)計(jì)

張文華

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

東平水道特大橋(85+286+85) m雙拱肋鋼桁拱設(shè)計(jì)

張文華

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

東平水道特大橋主橋?yàn)?85+286+85) m雙拱肋鋼桁拱橋,該橋式上拱肋延伸至邊墩支承,下拱肋支承在主墩上,上下拱肋用桁架聯(lián)接,邊跨不是梁,仍是拱,通過(guò)拱上立柱支撐橋面,邊中跨比僅為0.3。橋面系采用帶水平K撐的正交異性板結(jié)構(gòu)。該橋式結(jié)構(gòu)和帶水平K撐的鋼橋面系在國(guó)內(nèi)均是首次應(yīng)用,豐富了鐵路橋梁結(jié)構(gòu)類(lèi)型,拓寬了橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路,整個(gè)體系受力層次分明、簡(jiǎn)單明確。

鐵路橋；雙拱肋；鋼桁拱；水平K撐；橋面系；設(shè)計(jì)

1 工程概況

東平水道特大橋位于貴廣、南廣鐵路廣州樞紐，是貴廣、南廣鐵路的重點(diǎn)控制工程之一，主橋跨越Ⅱ級(jí)航道東平水道。橋址處東平水道河流正寬約191 m，線(xiàn)路法線(xiàn)與水流方向夾角約為23°，與既有武廣高鐵東平水道特大橋(99+242+99) m四線(xiàn)連續(xù)鋼桁拱橋相鄰并行，兩橋相鄰兩線(xiàn)鐵路線(xiàn)間距為18 m。結(jié)合地形、地貌，行洪安全，通航順暢，同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)、施工、美觀等因素，新設(shè)計(jì)主橋的總長(zhǎng)度、總高度應(yīng)與既有主橋基本一致，以保持兩主橋相互協(xié)調(diào)，節(jié)省工程投資。經(jīng)比選分析，確定貴廣、南廣鐵路跨東平水道特大橋主橋采用(85+286+85) m雙拱肋鋼桁架拱橋方案進(jìn)行設(shè)計(jì)(圖1)。為保證拱橋順利合龍，邊跨采用支架法施工，中跨采用拱上吊機(jī)懸拼法施工[1-3]。鋼桁拱節(jié)點(diǎn)的桿件最大質(zhì)量達(dá)55 t，用鋼量總計(jì)14 070 t。

圖1 東平特大橋主橋立面(單位：cm)

主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：客貨共線(xiàn)；中-活載；客車(chē)行車(chē)速度200 km/h；雙線(xiàn)有砟軌道；線(xiàn)間距5.3 m；橋上平坡；直線(xiàn)。

2 橋型方案優(yōu)化

與傳統(tǒng)連續(xù)鋼桁拱不同，本橋式為曲弦剛性拱和柔性系桿的新型鋼桁拱結(jié)構(gòu)，上拱肋延伸至邊墩支承，下拱肋支承在主墩上，上下拱肋通過(guò)桁架聯(lián)接，邊跨不是梁仍是拱，通過(guò)拱上立柱支撐橋面，邊中跨比僅為0.3。該方案橋式新穎，體系受力層次分明、簡(jiǎn)單明確，優(yōu)點(diǎn)在于：(1)邊跨短，邊跨剛度好，梁端轉(zhuǎn)角小，更能適應(yīng)高速鐵路高速行車(chē)的要求；(2)橋長(zhǎng)短，全橋經(jīng)濟(jì)性好，并且能與既有武廣客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)東平橋相互協(xié)調(diào)。與初步設(shè)計(jì)邊跨采用平弦鋼桁梁的傳統(tǒng)連續(xù)鋼桁拱相比，橋長(zhǎng)縮短約0.16 km，節(jié)約橋梁結(jié)構(gòu)用鋼2 300多t。初步設(shè)計(jì)與施工設(shè)計(jì)橋式布置分別見(jiàn)圖2、圖3。初步設(shè)計(jì)方案與施工設(shè)計(jì)方案具體計(jì)算結(jié)果分別見(jiàn)表1、表2。

圖2 初步設(shè)計(jì)1/2主橋橋式布置(單位：cm)

圖3 施工設(shè)計(jì)1/2主橋橋式布置(單位：cm)

計(jì)算結(jié)果中活載ZK活載靜活載撓跨比靜活載撓跨比梁端轉(zhuǎn)角/rad支座噸位/kN主橋結(jié)構(gòu)用鋼量/t邊跨1/27881/307015000次邊跨1/24661/26981.4‰2000016375中跨1/24661/247495000

表2 施工設(shè)計(jì)優(yōu)化(85+286+85) m鋼桁拱橋主要計(jì)算結(jié)果

3 結(jié)構(gòu)總體布置

鋼桁拱橋孔跨為(85+286+85) m，桁寬15 m，軌面至主桁下弦中心高度1.656 m，軌面至邊支座頂高度26.168 m， 軌面至中支座頂高度21.415 m，除邊跨第一個(gè)節(jié)間8.25 m外，其余節(jié)間長(zhǎng)度11 m，邊跨8個(gè)節(jié)間，中跨26個(gè)節(jié)間，全長(zhǎng)457.5 m。邊跨梁端為鋼結(jié)構(gòu)門(mén)式墩，由兩根高為24 m的立柱與橫梁構(gòu)成，立柱之間、立柱與橫梁體內(nèi)均灌注壓重混凝土；主橋拱上立柱及其兩立柱之間提供了大量的壓重空間，與鋼梁相連的24 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁架在門(mén)式墩橫梁上，從而解決了邊支座負(fù)反力與施工期間抗傾覆穩(wěn)定的問(wèn)題。拱頂桁高9 m，拱頂至橋面高度54 m，內(nèi)拱肋矢高64 m，矢跨比1∶4.47；外拱肋矢高78 m，矢跨比1∶5.85。拱肋上、下弦桿分別采用不同的圓曲線(xiàn)。兩拱趾之間設(shè)鋼箱系桿，以承受拱肋產(chǎn)生的巨大水平推力。拱肋與系桿之間采用吊桿連接，最長(zhǎng)吊桿45 m。主桁采用整體節(jié)點(diǎn)，三角形桁式[4-7]。

4 構(gòu)造

4.1 主桁

上拱肋采用箱形截面，內(nèi)高1 200 mm，內(nèi)寬1 000 mm，桿件板厚16～40 mm，腹板、翼板均在中部設(shè)置加勁肋。

下弦及系梁采用箱形截面，內(nèi)高1 600 mm，內(nèi)寬1 000 mm，桿件板厚16～44 mm，翼板在中部設(shè)置加勁肋，腹板設(shè)置2個(gè)加勁肋，截面總共6個(gè)加勁肋。

下拱肋采用箱形截面，內(nèi)寬1 000 mm，邊跨部分下拱肋內(nèi)高800 mm，中跨部分內(nèi)高由拱頂至拱腳1 000～1 800 mm，桿件板厚16～52 mm，翼板在中部設(shè)置加勁肋，腹板設(shè)置2個(gè)加勁肋，截面總共6個(gè)加勁肋。

吊桿采用八邊形截面，內(nèi)寬1 000 mm，內(nèi)高根據(jù)吊桿由短到長(zhǎng)800～1 200 mm，板厚16 mm，箱形吊桿與主桁節(jié)點(diǎn)采用四面對(duì)接的方式連接；邊吊桿由于長(zhǎng)度短，面外彎矩引起的應(yīng)力較大，板厚加大至32 mm，采用內(nèi)寬、內(nèi)高均為1 000 mm的箱形截面。

腹桿采用H型截面與箱形截面，為節(jié)約材料及改善桿件的局部穩(wěn)定，壓桿采用箱形截面，拉桿采用H形截面；H形截面與主桁節(jié)點(diǎn)采用三面拼接，箱形截面采用四面對(duì)接的方式連接；腹桿內(nèi)寬1 000 mm，內(nèi)高800 mm。

4.2 橋面[8-10]

4.2.1 總體布置

鋼橋面由橋面板、橫梁、橫肋、縱梁、縱肋、橫梁端頭及水平K撐7個(gè)部分組成，其中鋼橋面板全橋縱向連續(xù)，橫向與主桁下弦不直接連接，橋面板焊接在兩橫向中心距為9.4 m的縱梁上，縱向基本3、8 m分段焊接；一個(gè)節(jié)間長(zhǎng)度范圍內(nèi)，在兩道橫梁支點(diǎn)上伸出4個(gè)橫梁端頭，將橋面與主桁節(jié)點(diǎn)相連；為減小橫梁端頭面外彎矩以及分擔(dān)其豎向傳力，每個(gè)橫梁端頭左右兩邊各設(shè)置1個(gè)工字形斜桿-水平K撐，連接主桁節(jié)點(diǎn)與橫肋與縱梁的交點(diǎn)；鋼橋面頂板配置MMA防水體系。橋面結(jié)構(gòu)采用兩片主桁，桁間距15 m，線(xiàn)間距5.3 m，如圖4、圖5所示。

圖4 橋面橫向布置(單位：cm)

圖5 帶水平K撐橋面平面布置(單位：cm)

4.2.2 橫梁及橫肋

邊跨第一節(jié)間橫梁間距8.25 m外，其余橫梁間距11 m。采用倒T形截面，內(nèi)高1 600～1 683 mm，腹板厚16 mm，底板寬740 mm，厚24 mm，腹板與縱梁腹板焊接，底板與縱梁底板焊接。兩道橫梁之間設(shè)3道橫肋，間距2 750 mm，采用倒T形截面，內(nèi)高1 600～1 683 mm，腹板厚14 mm，底板寬580 mm，厚20 mm，腹板與縱梁腹板焊接，底板與縱梁底板焊接。

4.2.3 縱梁及縱肋

兩片主桁內(nèi)側(cè)沿縱向各設(shè)置1道縱梁，橫向中心距9.4 m?？v梁采用箱形截面，內(nèi)高1 600 mm，腹板厚14 mm，頂?shù)装搴?8 mm、寬900 mm，大于腹板中心距340 mm，便于與橋面其他桿件相連。

兩道縱梁之間，鋼橋面板下設(shè)置了14道U肋和2道I肋，其中I肋設(shè)置在跨中位置。U肋高度300 mm，厚8 mm，間距600 mm，I肋高度150 mm，厚16 mm?？v肋全橋連續(xù)，遇橫梁、橫肋腹板則開(kāi)孔穿過(guò)。

4.2.4 橫梁端頭及水平K撐

橫梁端頭采用變高度的工字形截面，與橋面相連一端腹板高度1 600 mm，與主桁節(jié)點(diǎn)相連一端腹板高度2 100 mm，腹板厚28 mm，上下翼板寬740 mm，厚28 mm；為減小橋面縱向變形，主桁下弦節(jié)點(diǎn)處設(shè)置水平K撐，水平K撐也采用變高度工字形截面，與縱梁與橫肋交點(diǎn)相連的一端腹板高度1 600 mm，與主桁節(jié)點(diǎn)相連一端腹板高度2 100 mm，腹板厚14 mm，上下翼板寬420 mm，厚28 mm。

4.3 縱向聯(lián)結(jié)系

縱向平聯(lián)采用交叉式結(jié)構(gòu)，包括上拱肋平聯(lián)及下拱肋平聯(lián)，為保證列車(chē)通過(guò)上、下拱肋橋面以上的第一個(gè)節(jié)間不設(shè)平聯(lián)。

縱向平聯(lián)采用H形截面的桿件，基本尺寸為翼板寬420 mm，總高420 mm，翼板厚16～32 mm，腹板厚12～24 mm；中支座處拱肋平聯(lián)采用翼板寬600 mm，總高為600 mm的H形截面，翼板厚36 mm，腹板厚28 mm。

4.4 橫聯(lián)

本橋隔節(jié)間設(shè)置橫聯(lián)，其中橫聯(lián)包括3部分：(1)邊跨橋面以下部分上弦與上、下拱肋滿(mǎn)布橫聯(lián)；(2)邊跨橋面以上部分下弦與上拱肋間及部分中跨半框橫聯(lián)；(3)中跨上、下拱肋間滿(mǎn)布橫聯(lián)。

橫聯(lián)采用桁式結(jié)構(gòu)，形式受通車(chē)凈空要求以及構(gòu)造的影響，第(2)部分布置成半框式，第(1)、(3)部分布置滿(mǎn)框式，橫聯(lián)的基本截面為H形截面，外高420 mm，翼板寬400 mm，腹板厚12 mm，翼板厚16 mm，局部加厚腹板和翼板，特別位置加寬翼板與加高腹板。

4.5 梁端部門(mén)式墩

兩邊跨梁端各設(shè)置1道門(mén)式墩結(jié)構(gòu)，每道門(mén)式墩由兩根立柱、立柱之間橫梁及壓重混凝土構(gòu)成，與鋼梁相連的雙線(xiàn)混凝土T梁架在門(mén)式墩橫梁上。立柱中心線(xiàn)高24 m，橫向15 m，箱形截面，內(nèi)寬×內(nèi)高3 000 mm×3 000 mm，板厚24 mm，豎向設(shè)置環(huán)向加勁肋，16 mm加勁隔板將立柱分成9個(gè)腔體。橫梁采用箱形截面，內(nèi)寬×內(nèi)高3 000 mm×2 000 mm，板厚24 mm，16 mm加勁隔板將橫梁分成3個(gè)腔體，每個(gè)腔體內(nèi)均設(shè)置環(huán)向加勁肋；立柱與橫梁體內(nèi)灌注壓重混凝土，橫梁上下立柱間區(qū)域也灌注壓重混凝土。

5 鋼梁制造

5.1 焊接

本橋采用的整體節(jié)點(diǎn)和鋼橋面板有焊接工作量大，焊接接頭類(lèi)型多，焊接變形大的特點(diǎn)。焊接的質(zhì)量與桿件的組裝精度是控制工程質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)。焊接選用的焊接材料，結(jié)構(gòu)中各種接頭形式的焊接工藝應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。鋼板焊接接頭的力學(xué)性能：(1)屈服強(qiáng)度不低于基材的標(biāo)準(zhǔn)值，且不宜高于基材實(shí)際強(qiáng)度100 MPa，若對(duì)接接頭焊縫屈服強(qiáng)度超過(guò)基材實(shí)際強(qiáng)度100 MPa，可按韌強(qiáng)比KV2/R≥0.13驗(yàn)收；若角焊縫屈服強(qiáng)度超過(guò)基材實(shí)際強(qiáng)度100 MPa，可按韌強(qiáng)比KV2/R≥0.10驗(yàn)收；(2)延伸率不低于基材的標(biāo)準(zhǔn)值，Q370qD鋼材之間的焊接接頭低溫沖擊功不低于47 J(-20 ℃)，Q420qE之間的焊接接頭低溫沖擊功不低于47 J(-40 ℃)。

為了控制焊接變形，焊接的板件應(yīng)留有足夠的焊接收縮量，并應(yīng)嚴(yán)格控制線(xiàn)能量的輸入。鋼橋面板的拼接應(yīng)采用雙面焊接或帶陶瓷襯墊的單面焊雙面成型工藝，以保證焊縫熔透并打磨勻順。同一截面上的拼縫、縱橫向焊縫、相鄰焊縫應(yīng)按規(guī)定相互錯(cuò)開(kāi)。橋面板的縱、橫向工地焊縫應(yīng)控制鋼板間的板縫不超過(guò)工藝規(guī)定值。桿件隔板、加勁肋的角焊縫不得在主要板件上咬邊。所有的對(duì)接焊縫均應(yīng)順應(yīng)力方向打磨勻順，角接焊縫在不均勻處須打磨勻順。對(duì)不同板厚的對(duì)接焊應(yīng)加工成不大于1∶8的斜坡過(guò)渡，鋼板焊接的圓弧端部應(yīng)打磨勻順。鋼梁的焊縫尤其是坡口熔透焊，應(yīng)按規(guī)范的要求，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的探傷檢查。T形接頭根據(jù)接頭板的厚度，確定是否開(kāi)V形坡口和相應(yīng)尺寸。

制造中必須注意優(yōu)化焊接工藝，嚴(yán)格執(zhí)行經(jīng)評(píng)定審批的焊接標(biāo)準(zhǔn)及焊接工藝、探傷及機(jī)工的精度要求，以確保質(zhì)量。箱形桿件焊接最后一塊水平板前，應(yīng)對(duì)各焊縫進(jìn)行嚴(yán)格檢查，所有弧坑及超限的缺陷都必須修磨平整，還應(yīng)防止端隔板開(kāi)裂。鋼梁制造中應(yīng)把有效提高整體節(jié)點(diǎn)的焊接疲勞強(qiáng)度、減小殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中作為工廠加工過(guò)程中始終如一的目標(biāo)，堅(jiān)持必要的錘擊處理和平緩的過(guò)渡，盡可能把應(yīng)力集中系數(shù)降到最低。

5.2 特殊拼接部位

橫聯(lián)斜桿與主桁節(jié)點(diǎn)多采用插入方式連接，設(shè)計(jì)中桿件外高與節(jié)點(diǎn)板內(nèi)高相等，制造時(shí)需根據(jù)加工工藝確定相應(yīng)公差，保證桿件順利插入，間隙適中。

橋面縱梁上翼板厚28 mm，橋面板厚僅16 mm，上水平板需刨成1∶8的斜坡與橋面板焊接。

5.3 主節(jié)點(diǎn)板

主桁節(jié)點(diǎn)板的平面尺寸較大，制造時(shí)應(yīng)盡量采用整板，沿弦桿的主要受力方向，應(yīng)與鋼板的軋制方向相同，拼接板沿桿件的方向也應(yīng)是鋼板的軋制方向。鋼板如需對(duì)接時(shí)，接縫應(yīng)距離其他焊縫、圓弧起點(diǎn)、高強(qiáng)度螺栓拼接板端等部位100 mm以上。

5.4 試拼裝及運(yùn)輸保護(hù)

全部構(gòu)件需進(jìn)行平面輾轉(zhuǎn)試拼裝，以確保結(jié)構(gòu)的空間尺寸能夠吻合。

本橋橫聯(lián)桿件大多采用插入方式與節(jié)點(diǎn)連接，對(duì)應(yīng)連接板較薄，與主桁桿件焊連后呈單板懸挑狀態(tài)，為了在運(yùn)輸過(guò)程中不致被損壞，需采用臨時(shí)加固措施。

6 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

6.1 平面模型與空間模型結(jié)果比較分析

平面模型與空間模型計(jì)算分析均采用Midas程序進(jìn)行?？臻g模型考慮了聯(lián)結(jié)系與橋面系參與主桁整體受力，在主力作用下，其計(jì)算的下弦與系梁的軸向內(nèi)力僅為平面模型軸向內(nèi)力計(jì)算值的60%，其余主桁桿件內(nèi)力空間模型均比平面模型中的內(nèi)力略小。由于空間模型模擬聯(lián)結(jié)系與橋面，橋面系有剛度較大的縱梁及數(shù)量眾多的加勁U肋及I肋參與主桁下弦及系梁受力，更接近于實(shí)際受力，最終確定下弦與系梁、橋面系及聯(lián)接系檢算采用空間模型計(jì)算內(nèi)力值進(jìn)行，主桁檢算采用平面分施工階段模型計(jì)算內(nèi)力值進(jìn)行。

平面計(jì)算邊跨最大靜活載撓度22.8 mm，撓跨比1/3 760，梁端轉(zhuǎn)角0.595‰；中跨最大靜活載撓度132.9 mm，撓跨比1/2 152。空間計(jì)算由于縱向聯(lián)結(jié)系及橋面參與受力，剛度略大，邊跨最大靜活載撓度18 mm，撓跨比1/4 663，中跨最大靜活載撓度116 mm，撓跨比1/2 458。

因?yàn)槠矫婺Ｐ臀纯紤]橋面系參與下弦及系梁整體軸向受力，而實(shí)際受力中，由于橋面系縱梁、U肋及I肋通過(guò)橫梁、K撐與下弦節(jié)點(diǎn)相連，跟隨系梁軸向變形，相對(duì)于平面模型結(jié)果，拱軸線(xiàn)略高，拱腳間距略小，節(jié)點(diǎn)縱向位移在恒載、活載、溫度效應(yīng)及支點(diǎn)沉降作用下，平面模型計(jì)算結(jié)果均大于空間模型計(jì)算結(jié)果?？紤]到空間模型計(jì)算的縱橋向位移值更符合實(shí)際，因此伸縮縫選型及支座預(yù)偏量設(shè)置時(shí)設(shè)計(jì)均采用空間模型計(jì)算結(jié)果。

6.2 結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析6.2.1 結(jié)構(gòu)自振特性

根據(jù)建立的動(dòng)力計(jì)算模型，對(duì)主跨286 m鋼桁拱橋的自振特性進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算中考慮了橋墩及基礎(chǔ)剛度的影響，橋梁的前10階自振頻率見(jiàn)表3。

表3 主跨286 m鋼桁拱橋前10階自振頻率

6.2.2 動(dòng)力特性及列車(chē)走行性分析

建立車(chē)-橋一體空間計(jì)算模型，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了列車(chē)-橋梁時(shí)變系統(tǒng)空間振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算。計(jì)算中軌道不平順采用德國(guó)低干擾軌道譜模擬軌道不平順，計(jì)算列車(chē)選取德國(guó)ICE3高速旅客列車(chē)、國(guó)產(chǎn)高速旅客列車(chē)和日本500系高速旅客列車(chē)分別進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算最高速度按橋梁設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)速度和列車(chē)設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)速度的較小值選取(以下稱(chēng)為計(jì)算速度段)，并按照慣例外延20%左右(外延20%部分以下稱(chēng)為檢算速度段)，具體計(jì)算工況如下：列車(chē)分別以100、120、140、160、180、200、220、240 km/h通過(guò)橋梁，采用德國(guó)低干擾軌道譜進(jìn)行計(jì)算。

動(dòng)力分析結(jié)果表明：(1)286 m鋼桁架拱橋具有良好的動(dòng)力特性及列車(chē)走行性，在列車(chē)運(yùn)營(yíng)速度不超過(guò)240 km/h(橋梁設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)速度120%)時(shí)，列車(chē)的行車(chē)安全性滿(mǎn)足要求，乘坐舒適度均達(dá)到“良好”標(biāo)準(zhǔn)以上；(2)能否保證列車(chē)在設(shè)計(jì)速度以?xún)?nèi)運(yùn)行的安全性和舒適性，鋼桁拱橋的剛度在此不起控制作用，主要由列車(chē)本身的動(dòng)力學(xué)性能以及線(xiàn)路不平順標(biāo)準(zhǔn)等其他因素控制。

7 主要技術(shù)特點(diǎn)

7.1 新型雙拱肋鋼桁拱

與傳統(tǒng)的邊跨采用平弦鋼桁梁的連續(xù)鋼桁拱不同，本橋式方案為鋼桁拱，上拱肋延伸至邊墩支承，下拱肋支承在主墩上，上下拱肋用桁架聯(lián)接，邊跨不是梁，仍是拱，通過(guò)拱上立柱支撐橋面，邊中跨比僅為0.3。

7.2 橋面系采用帶水平K撐結(jié)構(gòu)形式

橋面采用帶水平K撐的正交異性板橋面系結(jié)構(gòu)，主桁節(jié)點(diǎn)與橫梁端部?jī)蓚?cè)的邊縱梁之間通過(guò)水平K撐連接，每個(gè)橫梁端頭左右兩邊各設(shè)置1個(gè)工字形斜桿——K撐，兩端分別連接主桁節(jié)點(diǎn)和橫肋與縱梁的交點(diǎn)。利用橋面板、邊縱梁及水平K撐組成的縱向力傳遞體系，可有效地將橋面制動(dòng)力等縱向水平力傳遞到主桁節(jié)點(diǎn)上，從而替代傳統(tǒng)的制動(dòng)撐，節(jié)約鋼材，動(dòng)力性能更優(yōu)，適應(yīng)高速行車(chē)的要求，大大方便運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)及維修。水平K撐構(gòu)造簡(jiǎn)單，受力傳力明確，較好地解決了橋面系縱向水平力傳遞積累問(wèn)題，同時(shí)確保了鋼桁架拱橋結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定性能。橋面系與主桁僅在主桁節(jié)點(diǎn)處相連，既發(fā)揮了正交異性板鋼橋面整體性好的優(yōu)點(diǎn)，也簡(jiǎn)化了主桁下弦桿的受力。

7.3 橋面采用新型甲基丙烯酸甲酯(MMA)耐磨防水保護(hù)層

本橋在鋼橋面系上取消鋪設(shè)混凝土橋面板，直接采用鋪設(shè)3 mm厚甲基丙烯酸甲酯(MMA)耐磨防水保護(hù)層。鋼橋面系上采用的甲基丙烯酸甲酯(MMA)樹(shù)脂涂料，具有獨(dú)特的性能特點(diǎn)：不需要混凝土保護(hù)層，且能在混凝土或鋼材表面直接施工，耐磨、耐久性好，流淌性固化，施工方便、周期較短，便于檢查和修補(bǔ)等。采用甲基丙烯酸甲酯(MMA)樹(shù)脂涂料作為鋼橋面防水層，可取消混凝土保護(hù)層，既可以節(jié)省混凝土保護(hù)層的工程費(fèi)用，又可有效減輕橋面系的質(zhì)量，這對(duì)大跨度橋梁結(jié)構(gòu)尤其重要。

8 結(jié)語(yǔ)

東平水道特大橋(85+286+85) m雙拱肋鋼桁拱橋?yàn)閲?guó)內(nèi)鐵路第一座大跨度雙拱肋鋼桁拱橋，邊中跨比僅為0.3，解決了以往連續(xù)鋼桁梁拱橋邊跨跨度長(zhǎng)、剛度小的難題，具有短邊跨，橋長(zhǎng)短，邊跨剛度好的優(yōu)點(diǎn)。該橋在國(guó)內(nèi)橋面系設(shè)計(jì)中首次采用帶水平K撐的正交異性板結(jié)構(gòu)，橋面系與主桁僅在主桁節(jié)點(diǎn)處相連，既發(fā)揮了正交異性板橋面整體性好的優(yōu)點(diǎn)，也簡(jiǎn)化了主桁下弦的受力，妥善地解決了橋面系結(jié)構(gòu)縱向水平力傳遞積累的難題，并且確保了結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定性能。動(dòng)力分析結(jié)果表明，主跨286 m鋼桁拱橋具有良好的動(dòng)力特性及列車(chē)走行性，能保證列車(chē)在設(shè)計(jì)速度以?xún)?nèi)運(yùn)行的安全性和舒適性。該方案橋式新穎，豐富了鐵路橋梁結(jié)構(gòu)類(lèi)型，拓寬了橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路，整個(gè)體系受力層次分明、簡(jiǎn)單明確，且能與既有武廣客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)東平橋相互協(xié)調(diào)。該橋已于2014年12月26日正式通車(chē)。

[1] 譚康榮. 武廣鐵路客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)東平水道橋三主桁鋼桁拱架設(shè)的技術(shù)創(chuàng)新[J].鐵道建筑，2010(1):71-74.

[2] 汪芳進(jìn).武廣客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)東平水道橋鋼梁架設(shè)施工設(shè)計(jì)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2009(4):50-53.

[3] 李芳軍，彭月燊.萬(wàn)州長(zhǎng)江大橋鋼桁拱系桿梁橋架設(shè)技術(shù)[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2007，28(6)：136-140.

[4] 鄭健.中國(guó)高速鐵路橋梁[M].北京：高等教育出版社，2008.

[5] 易倫雄. 南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋大跨度鋼桁拱橋設(shè)計(jì)研究[J].橋梁建設(shè)，2009(5):1-5.

[6] 李富文.鋼橋[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1992.

[7] 陳遙.橋梁鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)策略[J].中小企業(yè)管理與科技，2010(10):182.

[8] 肖海珠，劉承虞，易倫雄.南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋鐵路鋼橋面設(shè)計(jì)與研究[J].橋梁建設(shè)，2009(4):9-12.

[9] 韓衍群，葉梅新.連續(xù)鋼桁結(jié)合梁橋橋面系受力狀態(tài)及與橋面系剛度的關(guān)系[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2008，39(2):387-393.

[10]侯文崎，葉梅新.南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋三主桁鋼正交異性板整體橋面結(jié)構(gòu)受力特性的試驗(yàn)研究[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008(3):11-17.

Design of Dongping Waterway Grand Railway Bridge with (85+286+85)m-span Steel Trussed Arch and Double Arch Ribs

ZHANG Wen-hua

(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co., Ltd., Wuhan 430063, China)

The main bridge of Dongping grand railway bridge is a (85+286+85) m-span with double arch rib connected by steel truss arch bridge. The upper arch rib of the main bridge extends to the side pier bearings and the lower arch rib is supported on the middle piers. The upper and the lower arch ribs are connected by truss structures. The side spans of the main bridge are arch structures, which support bridge deck system with arch columns. The ratio of side span to middle span is only 0.3. The bridge deck system is an orthotropic plate structure with horizontal K-shape supports. The bridge structure and the bridge deck system are the first application in China, which add more choices to railway bridge structure and design. The structure is well designed, simple and clear in force bearing.

Railway Bridge; Double arch fib; Steel trussed arch; Horizontal K-shape support; Bridge deck System; Design

2015-06-15

張文華(1967—)，男，高級(jí)工程師，1990年畢業(yè)于西南交通大學(xué)橋梁工程專(zhuān)業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail：ZWH888@126.com。

1004-2954(2015)12-0040-05

U448.22+2

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.12.010