呼準(zhǔn)鐵路大路黃河特大橋主橋橋式方案探討

鮑 潤(rùn) 全

(呼準(zhǔn)鄂鐵路有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

1 概述

1.1 呼準(zhǔn)鐵路概況

本線(xiàn)地處內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市和鄂爾多斯市境內(nèi)，為國(guó)鐵Ⅰ級(jí)雙線(xiàn)電氣化鐵路。線(xiàn)路自呼和浩特樞紐引出，經(jīng)呼和浩特市土默特左旗、托克托縣，在海生不浪高速公路橋下游3 km處跨越黃河后，進(jìn)入鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)格爾旗大路新區(qū)，到達(dá)本線(xiàn)終點(diǎn)準(zhǔn)格爾旗的大路西站，線(xiàn)路全長(zhǎng)134.579 km。

1.2 橋址概況

呼準(zhǔn)鐵路大路黃河特大橋位于黃河中游的寧蒙河段，橋位上下游河道基本順直，大橋北岸位于呼和浩特市托克托縣海生不拉村，主要為沖積平原，地勢(shì)平坦開(kāi)闊；南岸位于鄂爾多斯市準(zhǔn)格旗大路鎮(zhèn)小攤子村，地形起伏較大，岸坎高約50 m。橋址處河床及漫灘寬度約840 m，其中過(guò)水河槽寬約260 m，常年有水，水深1.5 m～6.0 m，水流較急，且隨季節(jié)變化明顯。設(shè)計(jì)洪峰流量為7 910 m3/s，檢算流量為9 265 m3/s。橋位處年平均氣溫7.2 ℃，最高氣溫38.4 ℃，最低氣溫-36.3 ℃，歷年最大凍土深度1.5 m，最大風(fēng)速18 m/s。地層主要以粉細(xì)砂為主，地震動(dòng)峰值加速度為0.15g(地震基本烈度為7度)。本橋上游建有巨河灘黃河公路大橋、海生不浪黃河公路大橋，下游建有呼準(zhǔn)鐵路(地方鐵路)黃河特大橋。

2 橋梁總體設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)原則

大路黃河特大橋是本線(xiàn)的重點(diǎn)控制工程，設(shè)計(jì)原則如下：

1)主橋橋式方案滿(mǎn)足防洪防凌等黃河河道技術(shù)管理要求；2)橋梁建設(shè)充分考慮施工維護(hù)及工程造價(jià)等因素；3)技術(shù)成熟可靠。

2.2 橋梁跨度的選擇

按照黃委會(huì)《黃河河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目技術(shù)審查標(biāo)準(zhǔn)(試行)》確定的主要控制指標(biāo)要求：要求黃河寧蒙段主河槽孔跨三盛公以下不小于100 m，灘地過(guò)水孔跨不小于40 m，橋梁軸線(xiàn)與水流法線(xiàn)方向夾角小于10°，跨河建筑物凈高不小于8 m，河道通航寬度最小為60 m。即主河槽范圍DK68+500～DK69+500，100 m<橋梁跨度<200 m控制。

2.3 主橋橋式方案的選擇

為使結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理，主河槽范圍內(nèi)橋式選擇的總體思路為：盡可能采用等跨結(jié)構(gòu)，即技術(shù)上成熟的連續(xù)剛構(gòu)方案。結(jié)合防洪防凌分析多方案比較橋位處地形情況、地質(zhì)情況、施工方法、橋梁建設(shè)的難度、施工水位、冰壓力的作用、景觀效果以及地方準(zhǔn)格旗政府新區(qū)規(guī)劃建設(shè)影響等具體特點(diǎn)，確定研究了3個(gè)主橋橋式方案：

橋式方案一：孔跨式樣為29-32簡(jiǎn)支T梁+7-48 m簡(jiǎn)支箱梁+1-(98+5×168+98) m剛構(gòu)連續(xù)梁+25-48 m簡(jiǎn)支箱梁+6-32 m簡(jiǎn)支T梁+1-20 m簡(jiǎn)支T梁+1-32 m簡(jiǎn)支T梁+1-(32+48+32) m連續(xù)箱梁+29-32 m簡(jiǎn)支T梁，全橋長(zhǎng)4 913.82 m，其中主橋長(zhǎng)1 037.6 m。

橋式方案二：孔跨式樣為67-32簡(jiǎn)支T梁+31-48 m簡(jiǎn)支箱梁+1-(100+156+100) m連續(xù)剛構(gòu)+1-(116+200+200+116) m連續(xù)剛構(gòu)+2-24 m簡(jiǎn)支T梁+1-(32+48+32) m連續(xù)箱梁，全橋長(zhǎng)4 899.34 m，其中主橋長(zhǎng)991.6 m。

橋式方案三：孔跨式樣為61-32簡(jiǎn)支T梁+36-48 m簡(jiǎn)支箱梁+1-(90+5×156+90) m剛構(gòu)連續(xù)箱梁+1-24 m簡(jiǎn)支T梁+1-(32+48+32) m連續(xù)箱梁，全橋長(zhǎng)4 898.64 m，其中主橋長(zhǎng)961.6 m。

3 橋式方案的比較

3.1 橋式方案一

3.1.1主橋孔跨布置

本方案主橋采用(98+5×168+98) m預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)連續(xù)梁，中間2個(gè)橋墩和主梁固接，兩側(cè)其余橋墩處均設(shè)置縱向活動(dòng)支座，主橋全長(zhǎng)1 037.6 m。梁體主拉應(yīng)力宜由腹板索控制，不依賴(lài)豎向預(yù)應(yīng)力，支點(diǎn)處梁高12.0 m，跨中和邊跨端部梁高6.0 m。

3.1.2主橋施工方案

施工方案采用技術(shù)上成熟的掛籃懸臂灌注法施工。本方案主橋采用大跨度剛構(gòu)—連續(xù)梁，優(yōu)點(diǎn)是橋式簡(jiǎn)潔美觀、剛度大、噪聲小，主跨168 m的跨度有一定的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，造價(jià)較低，易于養(yǎng)護(hù)維修。

3.2 橋式方案二

3.2.1主橋孔跨布置

本方案主橋由一聯(lián)(100+156+100) m連續(xù)剛構(gòu)+一聯(lián)(116+200+200+116) m連續(xù)剛構(gòu)組成。

(116+200+200+116) m連續(xù)剛構(gòu)3個(gè)主墩和梁體固接，兩側(cè)邊墩處設(shè)置縱向活動(dòng)支座。梁體采用單箱單室截面形式，三向預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方案，梁體主拉應(yīng)力宜由腹板索控制，不依賴(lài)豎向預(yù)應(yīng)力，支點(diǎn)處梁高13.8 m，跨中和邊跨端部梁高7.0 m。

(100+156+100) m連續(xù)剛構(gòu)2個(gè)主墩和梁體固接，兩側(cè)邊墩處設(shè)置縱向活動(dòng)支座。梁體采用單箱單室截面形式，三向預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方案，梁體主拉應(yīng)力宜由腹板索控制，不依賴(lài)豎向預(yù)應(yīng)力，支點(diǎn)處梁高10.8 m，跨中和邊跨端部梁高5.6 m。

3.2.2主橋施工方案

施工方案采用技術(shù)上成熟的掛籃懸臂灌注法施工。本方案主橋采用大跨度剛構(gòu)—連續(xù)梁，優(yōu)點(diǎn)是橋式簡(jiǎn)潔美觀、剛度大、噪聲小，易于養(yǎng)護(hù)維修，減少了大噸位支座設(shè)置。缺點(diǎn)是主跨200 m的跨度設(shè)計(jì)施工難度高、風(fēng)險(xiǎn)較大、工程造價(jià)較高。

3.3 橋式方案三

3.3.1主橋孔跨布置

本方案主橋?yàn)橐宦?lián)(90+5×156+90) m預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)連續(xù)梁，中間2個(gè)橋墩和主梁固接，兩側(cè)其余橋墩處均設(shè)置縱向活動(dòng)支座。梁體采用單箱單室截面形式，三向預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方案，梁體主拉應(yīng)力宜由腹板索控制，不依賴(lài)豎向預(yù)應(yīng)力，支點(diǎn)處梁高10.8 m，跨中和邊跨端部梁高5.6 m。

3.3.2主橋施工方案

施工方案采用技術(shù)上成熟的掛籃懸臂灌注法施工。本方案主橋采用大跨度剛構(gòu)—連續(xù)梁，優(yōu)點(diǎn)是橋式簡(jiǎn)潔美觀、剛度大、噪聲小，設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)較為成熟，造價(jià)較低，易于養(yǎng)護(hù)維修。

4 各方案綜合比較

橋式各方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)表1。

表1 橋式各方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較表

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述各方案的綜合分析比選，各方案孔跨布置均滿(mǎn)足流凌及行洪要求，鑒于該河段橋梁密度大、凌汛問(wèn)題嚴(yán)重，選擇橋式方案一為最終方案，即本橋主橋橋式方案采用(98+5×168+98)m剛構(gòu)連續(xù)梁方案，該方案并得到了黃河水利委員會(huì)的正式批準(zhǔn)文件。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.新建鐵路呼和浩特—準(zhǔn)格爾鐵路工程初步設(shè)計(jì)[Z].

[2] TB 10002.1—2005，鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范[S].

[3] TB 10002.2—2005，鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] TB 10002.3—2005,鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] TB 10002.4—2005，鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6] TB 10002.5—2005,鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[7] GB 50111—2006,鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[8] TB 10017—99,鐵路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[9] TB 10005—2010,鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[10] TB 10002.2—2005,新建鐵路橋上無(wú)縫線(xiàn)路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定[S].

[11] TB 10415—2003,鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].