阜六鐵路潁河特大橋總體設計

宗 磊 明

(中鐵上海設計院集團有限公司南昌院，江西 南昌 330002)

阜六鐵路潁河特大橋總體設計

宗 磊 明

(中鐵上海設計院集團有限公司南昌院，江西 南昌 330002)

結(jié)合線路走向、水文、地質(zhì)條件，在設計中對橋跨布置、結(jié)構(gòu)合理性、施工難易度等方面進行了分析比選，并確定了合理的設計方案，為今后同類工程提供參考。

特大橋，橋位，簡支T梁，圍堰

1 工程概況

新建阜陽至六安鐵路從阜淮線袁寨站下行端引出，經(jīng)寧西線引入六安站，線路全長約138 km，設計速度目標值160 km/h，為國鐵Ⅰ級客貨共線的單線鐵路。

潁河特大橋位于阜陽市潁東區(qū)和潁上縣交界處，約在阜陽閘下游25 km、潁上閘上游55 km處。大橋自北(阜陽方向)向南(六安方向)依次跨越潁河北壩、主河道和南壩，全長5 540.16 m，共172孔。全橋采用樁基礎。

1.1 地質(zhì)條件

根據(jù)野外鑒別及室內(nèi)試驗結(jié)果，巖性主要為粉土、粉質(zhì)粘土、粉砂等，勘探未見基巖。上部含姜結(jié)石粉質(zhì)粘土中賦存孔隙、裂隙水，水量一般；下部粉土及砂層中賦存孔隙水，部分具承壓性，水量較大，由大氣降水、地表水及一級階地徑流補給。穩(wěn)定水位標高23.5 m～27.4 m，水位隨季節(jié)有升降,變幅1.0 m～2.0 m。地表水、地下水對混凝土無侵蝕性。

區(qū)內(nèi)有多個斷裂，全新世以來基本穩(wěn)定，均為非活動斷層，對本工程影響不大，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較好。

1.2 水文條件

沙潁河發(fā)源于河南省西部伏牛山脈，為淮河最大支流，河南省周口以上稱沙河，周口以下統(tǒng)稱潁河。沙潁河東南方向流經(jīng)河南省魯山、平頂山、漯河、周口、安徽省界首、太和、阜陽、潁上，于潁上沫河口入淮河，干流全長620 km，其中安徽境內(nèi)207 km；流域面積39 880 km2，其中安徽境內(nèi)4 112 km2。區(qū)內(nèi)降水具有短時間降水強度大的特征。主汛期一般在6月份～9月份，11月～翌年2月為枯水期。由于有下游潁上閘和上游阜陽閘的節(jié)制，河水位變化不大。

1.3 地震基本烈度

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，本場地地震動峰值加速度為0.10g，相應于抗震設防烈度7度。綜合評定場地土的類型為中軟土，場地類別為Ⅲ類，特征周期Tg=0.45 s，為可進行建設的一般地段。

2 橋位比選

潁河特大橋跨越控制性工點多，對橋位的跨越位置不同方案的優(yōu)化比選，是影響全橋造價的關鍵因素。根據(jù)可行性研究審查意見，定測階段經(jīng)進一步勘察研究，結(jié)合拆遷及預留二線橋位的設置，考慮不同橋位處水文及通航情況，對跨潁河橋位進行了適當?shù)膬?yōu)化。優(yōu)化后的潁河橋位減少了拆遷工程量(優(yōu)化前橋位拆遷房屋8 560 m2，優(yōu)化后橋位拆遷房屋3 442 m2)，減少了潁河特大橋二線預留控制工程。最終橋位選擇在阜陽市潁東區(qū)袁寨鎮(zhèn)河北村和潁上縣五十里鋪鄉(xiāng)白果樹村交界處跨越，約在阜陽閘下游25 km、潁上閘上游55 km處。

潁河特大橋跨越主河道為通航河段，通航等級為Ⅳ級，根據(jù)《內(nèi)河通航標準》規(guī)定，天然河流Ⅳ級航道設計最高通航水位為10年一遇洪水位，本橋為30.05 m，橋下通航凈高不小于8.0 m，航道中心線與阜六線法線夾角15°。

最終跨徑組成為25-32 m+1-24 m+4-32 m單線簡支T梁+(40+64+40)m雙線連續(xù)梁+5-32 m+2-24 m+5-32 m單線簡支T梁+(70+120+70)m雙線連續(xù)梁+3-32 m+1-24 m+2-32 m單線簡支T梁+(32+48+32)m雙線連續(xù)梁+6-32 m+2-24 m+37-32 m+33-24 m+5-32 m單線簡支T梁+(40+64+40)m單線連續(xù)梁+27-32 m單線簡支T梁。全橋為單線(部分雙線)鐵路橋梁，橋梁全長5 540.16 m。

3 橋式方案

3.1 潁河主河道

根據(jù)安徽省交通運輸廳對阜六鐵路潁河特大橋的批復要求，“主河道采用120 m跨單孔雙向通航，有效通航凈寬大于90 m，通航凈高大于8 m”。設計采用了(70+120+70)m雙線連續(xù)梁。

主梁采用單箱單室、直腹板、變高度箱形截面為縱、橫、豎三向預應力體系。計算跨度為(70+120+70)m，邊支座中心線至梁端0.85 m，梁全長261.7 m。梁高沿縱向按二次拋物線變化，中支點梁高9.5 m(高跨比1/12.6)，邊支點及跨中梁高5.5 m(高跨比1/21.8)，中跨跨中直線段長10 m，邊跨直線段長15.85 m。箱梁橫截面全寬13.5 m，頂面設2%人字形橫坡。

下部結(jié)構(gòu)橋墩采用圓端形實體墩，墩身直坡，主墩最大墩高18.5 m，墩身順橋向?qū)?.2 m，橫橋向全寬10.2 m，承臺厚4.0 m，加臺厚2.0 m，主墩樁基采用20-φ2.0 m鉆孔灌注樁，最大樁長86 m；邊墩最大墩高12.6 m，墩身順橋向?qū)?.0 m，橫橋向全寬9.8 m，承臺厚3.5 m，邊墩樁基采用11-φ1.5 m鉆孔灌注樁，最大樁長66 m。

3.2 引橋及其他有關設計

潁河特大橋引橋采用(40+64+40)m雙線連續(xù)梁跨越潁河北堤壩，(32+48+32)m雙線預應力連續(xù)梁跨越潁河南堤壩，(40+64+40)m單線預應力連續(xù)梁跨阜淮高速，并考慮了阜淮高速將來的拓寬為雙向八車道。其他地段采用32 m，24 m預應力混凝土簡支T梁。其他有關設計如下：

結(jié)構(gòu)設計:潁河特大橋集單線橋墩單線架梁、雙線橋墩單線架梁、雙線橋墩雙線連續(xù)梁于一身，上部含簡支T梁、單線連續(xù)梁、雙線連續(xù)梁，下部含單線墩、雙線墩、過渡墩、單線T型橋臺、雙線矩形空心橋臺，橋梁結(jié)構(gòu)類型繁多，技術(shù)含量高。

過渡墩:潁河特大橋堤壩內(nèi)為雙線墩單線架梁，堤壩外為單線墩單線架梁。雙線過渡到單線地段為曲線且變線間距，滿足遠期增建復線橋條件為設計難點。設計采用異形過渡橋墩，有效解決了過渡問題。

特殊地質(zhì)處理：橋址靠阜陽地區(qū)大部分表層有淤泥質(zhì)粉土、粉砂、沙層管涌、流沙等不良地質(zhì)情況，墩臺穩(wěn)定性、線剛度是橋梁設計考慮的重點。同時，根據(jù)不同地質(zhì)情況，對橋梁下部結(jié)構(gòu)優(yōu)化，選擇最優(yōu)的基礎形式是控制本橋造價的關鍵因素。

4 主要施工方法

4.1 上部結(jié)構(gòu)施工

上部連續(xù)梁結(jié)構(gòu)采用懸臂掛籃施工，簡支T梁采用架橋機架設。

4.2 下部結(jié)構(gòu)施工

潁河特大橋主河槽為滿足通航、洪評要求，設計采用了深水低樁承臺基礎。承臺底位于常水位以下12 m，經(jīng)反復論證和經(jīng)濟比選，設計采用30 m超長拉森鋼板樁圍堰施工。拉森鋼板樁具有施工速度快、安全可行、效率高、成本低、止水效果明顯等優(yōu)勢。在此之前，國內(nèi)尚無30 m超長拉森鋼板樁深水圍堰施工先例，缺乏成功的技術(shù)經(jīng)驗，該工藝被列為重點科研項目。最終30 m超長鋼板樁圍堰施工取得成功并獲重大技術(shù)突破，為國內(nèi)深水基礎超長鋼板深水樁圍堰施工積累了豐富工程經(jīng)驗。

5 結(jié)語

本橋整體橋梁采用單線預留復線條件，且所采用的橋梁結(jié)構(gòu)類型繁多，施工工藝全，技術(shù)含量高。針對這種結(jié)構(gòu)體系的特殊性與復雜性開展了研究，在方案比選、孔跨布設、結(jié)構(gòu)設計、施工工法及監(jiān)測控制等各環(huán)節(jié)關鍵技術(shù)方面，取得了多項創(chuàng)新成果。本橋已于2013年12月竣工運營，目前運營情況良好。

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General design of Ying river extra-large bridge of Fu-Lu railway

Zong Leiming

(NanchangInstitute,ChinaRailwayShanghaiDesignInstituteGroup,Nanchang330002,China)

Combining with the routine direction, hydrology and geological conditions, the paper carries out analysis and comparison of the design from aspects of bridge span arrangement, structural rationality and construction difficulty, and determines rational design scheme, which has provided some guidance for similar engineering in future.

extra-large bridge, bridge location, simply-supported T-beam, cofferdam

1009-6825(2017)21-0150-02

2017-04-25

宗磊明(1985- ),男,工程師

U442.5

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