跨越既有鐵路橋梁方案設(shè)計研究

曹凌飛

（中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都610000）

1 引言

在我國全面建設(shè)高鐵強(qiáng)國的背景下，我國的鐵路運輸事業(yè)取得了顯著的建設(shè)成果，京滬、武廣、滬漢蓉等高鐵大通道以及成渝客專、西成客專等高鐵線路的建成運營都在說明我國鐵路運營里程數(shù)在飛速的增加。也正是因為這樣，在后續(xù)鐵路建設(shè)中出現(xiàn)新建線與既有線交叉的現(xiàn)象也逐漸增多，新建鐵路線路方案設(shè)計過程中，多選用橋梁方案跨越既有線。本文主要對跨越既有鐵路的橋梁設(shè)計方案進(jìn)行研究分析。

2 跨越既有鐵路橋梁設(shè)計面臨的困難

作為橋梁設(shè)計者，在橋梁方案設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)外部環(huán)境，對各種設(shè)計方案在施工中存在的困難和風(fēng)險進(jìn)行分析，找到最安全、經(jīng)濟(jì)、高效的橋梁設(shè)計和施工方案?？偟膩碚f，跨越既有鐵路的橋梁在設(shè)計過程中應(yīng)重點考慮以下幾點：

一是將列車行駛對施工作業(yè)的影響明確，只有明確列車行駛對于鐵路施工的影響，才能在方案的設(shè)計過程中，及時地將對應(yīng)的影響因素排除[1]。

二是應(yīng)該注重對施工過程中基坑開挖的影響分析，要充分的考慮基坑挖掘?qū)τ谡谶\營的鐵路是否會產(chǎn)生影響，只有明確了這點才能夠在設(shè)計過程中考慮適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，防止施工對既有線的破壞。

三是在設(shè)計過程中，應(yīng)該考慮到施工機(jī)具、設(shè)備的應(yīng)用是否對既有鐵路運輸產(chǎn)生影響，只有將以上因素充分的明確并排除之后，才能夠保障其橋梁方案既滿足新建鐵路建設(shè)需求，同時也能夠降低對既有鐵路運營的干擾[2]。

3 跨越既有鐵路橋梁方案設(shè)計

3.1 傳統(tǒng)門式墩方案

傳統(tǒng)門式墩方案是針對新建鐵路與既有鐵路小角度交叉的情況而采用的一種設(shè)計方案，門式墩一般采用矩形或圓形鋼筋混凝土墩柱，搭配預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁，蓋梁跨度可達(dá)22～25m。該方案能夠減小跨越既有鐵路橋梁的跨度，減少施工中的設(shè)備投入，但蓋梁施工需要在既有線上方搭設(shè)支架，蓋梁預(yù)應(yīng)力一般需要分批張拉，對既有線運營干擾時間較長。值得注意的是，近年來在門式墩的設(shè)計中，也有設(shè)計者采用了鋼結(jié)構(gòu)蓋梁取代傳統(tǒng)門式墩的預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁，（如圖1所示），該方案中，鋼結(jié)構(gòu)蓋梁在橋墩柱施工完成后，可利用既有線運營天窗時間，快速架設(shè)鋼蓋梁，免去了支架搭設(shè)，大大減少了施工對既有線運營影響。但在該方案的設(shè)計中應(yīng)注意鋼結(jié)構(gòu)蓋梁與混凝土墩柱的結(jié)合部位的特殊處理以及鋼蓋梁本身的疲勞和局部穩(wěn)定設(shè)計[3]。

圖1 鋼蓋梁門式墩設(shè)計方案

3.2 連續(xù)梁轉(zhuǎn)體方案

在我國交通運輸業(yè)高速發(fā)展的同時，我國鐵路基礎(chǔ)建設(shè)技術(shù)也出現(xiàn)了較為明顯的進(jìn)步，連續(xù)梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)就是在鐵路橋梁設(shè)計中提出的一種新型設(shè)計方案，在該方案的設(shè)計過程中，注重的是對鐵路線路運行中的中轉(zhuǎn)設(shè)計，通過中轉(zhuǎn)設(shè)計能夠?qū)⒄w的橋梁架設(shè)實現(xiàn)騰空轉(zhuǎn)體式拼接，實現(xiàn)對既有鐵路運營幾乎零干擾。該方案的設(shè)計過程中，應(yīng)該注重對轉(zhuǎn)體橋梁橋墩的設(shè)計，根據(jù)場地、地形條件合理選擇墩頂或墩底轉(zhuǎn)體方案，只有保障在轉(zhuǎn)體設(shè)計的合理性，才能夠?qū)⒄w的轉(zhuǎn)體施工設(shè)計處理好。本文在研究過程中，選定某鐵路施工案例作為工程背景，其對應(yīng)的施工方案設(shè)計圖如圖2所示，從該圖中可以看出，該轉(zhuǎn)體設(shè)計中，采用了在墩頂設(shè)鉸盤的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)體施工，通過該方案的設(shè)計，能夠最大程度減少施工過程的既有線路運營干擾，實現(xiàn)了新建線路建設(shè)效率提升的同時也保障了既有鐵路的正常運行[4]。

圖2 某鐵路橋梁轉(zhuǎn)體施工設(shè)計布置

3.3 轉(zhuǎn)體V形T構(gòu)橋墩方案

在跨越既有鐵路橋梁的設(shè)計中，對于新形橋墩結(jié)構(gòu)形式和施工工藝的運用對于整體的橋梁設(shè)計效果提升具有顯著意義，轉(zhuǎn)體V形或T形橋墩是當(dāng)前橋梁建設(shè)中較為新穎的一種設(shè)計方案，在該設(shè)計中，采用的是V形或T形橋墩設(shè)計，在墩底設(shè)置鉸盤，也就是整個鐵路橋墩的構(gòu)造呈現(xiàn)上寬下窄形式，設(shè)計采用預(yù)應(yīng)力混凝土橫梁，上部結(jié)構(gòu)采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑簡支梁，預(yù)制架設(shè)施工。橋墩橫梁平行既有線澆筑，架梁施工前將橋墩轉(zhuǎn)體到位。采用該設(shè)計方案，相對連續(xù)梁轉(zhuǎn)體施工技術(shù)難度較低，并且在工程投資和后續(xù)的維護(hù)成本上也具有很大的優(yōu)勢。按該方案設(shè)計的結(jié)構(gòu)方案如圖3所示。

圖3 川渝鐵路G41段跨越既有鐵路施工設(shè)計圖

4 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代化鐵路橋梁設(shè)計過程中，由于面臨的施工環(huán)境及施工條件存在著很大的不同，要想保障鐵路橋梁建設(shè)能夠滿足新建鐵路質(zhì)量和既有鐵路的運營需求，在進(jìn)行設(shè)計方案的確定時，一定要注重對其方案的合理性研究?？缭郊扔需F路橋梁設(shè)計作為一種較為常見的鐵路橋梁設(shè)計，在方案設(shè)計過程中，更應(yīng)該注重對方案的科學(xué)性設(shè)計。通過本文的研究，將跨域既有鐵路橋梁方案設(shè)計歸納為以下三點：一是傳統(tǒng)門式墩方案；二是連續(xù)梁轉(zhuǎn)體方案；三是轉(zhuǎn)體V形或T形橋墩方案。