高速公路上跨铁路桥梁方案设计研究

2019年第30期（10月 下）

高速公路上跨铁路桥梁方案设计研究

胡铁山1，周伟2

（1.湖北省交通规划设计院股份有限公司，湖北 武汉 430051；2.湖北交投智能检测股份有限公司，湖北 武汉 430050）

摘要：上跨铁路桥梁是高速公路建设中经常遇到的重要工程，其桥梁施工工艺选择、桥梁结构设计的合理性将直接影响桥梁工程造价、安全性能及整体质量。主要分析了不同桥梁施工工艺对铁路运营的影响，以实际工程为例，通过对不同桥梁设计方案做出比较和选择，最终得出优选方案。关键词：高速公路；上跨铁路；转体施工中图分类号：U445.6

文献标识码：B

（3）经济可行：按照就地取材、施工方便的原则，使桥梁建设费用得到合理控制。

（4）环境保护：从桥位选择、桥跨布置、桥墩形式、施工方法等多方面考虑施工对环境的影响，避免在铁路北侧河流中落墩，减小对水体的污染。

（5）铁路保通：桥下净空要大于8.5m，选择安全合理的施工方案，缩短工期，避免施工对汉丹铁路运营的影响，保证施工期间铁路正常运营。

[1]

1 工程概况

湖北省江汉平原某拟建高速公路，全线拟采用设计速度120km/h，六车道高速公路技术标准，路基宽34.5m，根据该项目总体走向要求，路线自北向南与汉丹铁路交叉，交叉角度约82°。汉丹铁路为电气化自动闭塞复线，其技术标准为Ⅰ级、双线，在与本项目交叉区域内，汉丹铁路呈东西走向，北侧平行紧邻一条地方道路及河流，其中地方道路陈新线宽7m，河流宽30m，汉丹铁路在该路段均为低路堤的形式，平均路基高度约4m，如图1所示。根据铁路部门规范要求并与铁路主管部门进行协商，考虑到汉丹铁路在该路段没有满足下穿要求的既有桥梁，且北侧邻水、路基较低，难以采用顶推箱涵的下穿方案，因此综合考虑以上因素，拟推荐采用新建上跨立交桥的方式进行交叉。

3 上部结构施工方法研究

3.1 常用施工方法

（1）预制吊装施工法

①施工工艺：将桥梁上部结构横向分成若干片，尺寸及重量相对较小，在工厂预制生产成型，吊装就位后通过湿接缝浇筑成整体；②适用范围：主要适用于跨径在40m及以下的预应力混凝土空心板、小箱梁及T梁；③对下穿运营铁路的影响：虽然吊装过程时间较短，但吊装过程存在较大安全隐患，且湿接缝的施工难以控制。见图2。

图1 本项目与汉丹铁路交叉桥位平面示意图

2 设计原则

（1）技术先进：在因地制宜的前提下，采用成熟的新结构、新设备、新工艺，认真学习国内外先进技术，提高桥梁建设水平。

（2）安全可靠：①桥梁结构在稳定和强度方面要符合标准要求；②桥墩距离铁路路基要保持一定的安全距离，避免对铁路路基的影响；③桥梁应设置防撞护栏和防落网，防撞护栏应具有足够的高度和强度，防止车辆撞坏护栏而跌入铁路。

图2 预制吊装施工法示意图

（2）支架现浇施工法

①施工工艺：在桥位处搭设支架安装模板，整体现浇混凝土，待混凝土达到设计强度后拆除模板支架；②适用范围：主要适用于跨径在50m以下墩高较矮的箱梁；③对下穿运营铁路的影响：施工工期较长，且支架搭设、混凝土现浇过程等均对铁路运营有较大影响。见图3。

（3）挂篮悬浇施工法

①施工工艺：以桥墩为中心，对称向两侧利用挂篮逐

收稿日期：2019-07-30

作者简介：胡铁山（1985—），男，湖南攸县人，工程师，主要研究方向为路桥设计。

96图3 支架现浇施工法示意图

段现浇梁段混凝土，待混凝土达到设计强度后张拉预应力束，然后移动挂篮施工下一梁段直至全桥合龙；②适用范围：适用于跨径在60～200m的箱梁；③对下穿运营铁路的影响：施工工期较长，施工过程对桥下运营铁路存在一定安全隐患，桥下净空需考虑增加挂篮尺寸。见图4。

图4 挂篮悬浇施工法示意图

（4）顶推施工法

①施工工艺：沿桥梁轴线方向，在后台分节段浇筑梁体，通过千斤顶施力，借助滑动装置，将主梁顶推至铁路对侧就位；②适用范围：适用于跨径在30～50m的等截面箱梁；③对下穿运营铁路的影响：在梁体浇筑的过程对铁路运营没有影响，仅在顶推施工的几个小时内有一定影响。见图5。

图5 顶推施工法示意图

（5）转体施工法

①施工工艺：在铁路的两侧或单侧，利用地形或使用简便的支架平行于铁路预制上部结构，然后以桥墩为中心，将上部结构水平旋转就位，实现跨越铁路；②适用范围：适用于50～180m的箱梁；③对下穿运营铁路的影响：在支架搭设和梁体浇筑的过程对铁路运营没有影响，仅在转体施工的几个小时内有一定影响。见图6。

图6 转体施工法示意图

交通世界TRANSPOWORLD3.2 本项目上部结构施工方法选择

根据本项目工程概况，本项目桥梁跨径布设应考虑以下因素：①为了避免对铁路路基的扰动，桥墩应设置在铁路路基红线5m以外；②满足陈新线道路建筑界限要求；③加强对环境保护，避免在河流中落墩。因此，该桥北桥墩布置在河流和陈新线之间，南桥墩布置在铁路南侧路基红

线5m以外的位置，由此可得桥梁跨径为60～70m，具体跨径需根据桥墩尺寸进一步细化拟定。因此从适用跨径角度出发，考虑到尽可能缩短工期，减小对运营铁路的影响，本项目宜采用转体施工法。

4 桥梁方案设计及比选

4.1 桥梁方案设计

方案一：2～60m分幅转体T构桥

大桥上部结构采用2～60m分幅转体T构桥方案，主墩两侧跨径为60m，采用预应力混凝土变截面箱梁，单箱双室，主墩顶处梁高6m，过渡墩顶处梁高3m，分为左右两幅，单幅宽17.3m，考虑0.5m中央分隔带，桥梁总宽35.1m。施工方

法采取双侧对转的转体施工方法。见图7和图8。

图7 方案一平面示意图

60+60米预应力混凝土变截面连续箱梁

图8 方案一（左幅桥）纵面示意图

方案二：2～70m整幅转体T构桥

大桥上部结构采用2～70m整幅转体T构桥方案，主墩两侧跨径为70m，采用预应力混凝土变截面箱梁，单箱四室，主墩顶处梁高7m，过渡墩顶处梁高3.5m，整幅桥宽33.9m。施工方法采取单侧旋转的转体施工方法。见图9和图10。

4.2 桥梁方案比选

两个方案为同一桥位的不同方案，外部建设条件相

97总516期2019年第30期（10月 下）同，且均采用预应力混凝土变截面转体T型刚构，除转体的几个小时以外，均能保证铁路正常营运；主要区别在于方案一采用分幅对转的施工方法，方案二采用整幅单侧旋转的施工方法，受此影响，两桥梁方案的区别主要体现在以下几个方面：①横断面不同：方案一分幅，单幅桥宽17.4m，方案二未分幅，整幅桥宽33.9m；②下部结构布置不同：方案一桥墩错幅布置，缩短了桥梁跨径，方案二桥墩平行布置，增加了桥梁跨径；③桥梁跨径不同：方案一桥梁跨径为60m，方案二桥梁跨径为70m；④桥下安全性有区别：方案一桥梁中间有0.5m的分离带，有坠落物影图9 方案二平面示意图70+70米预应力混凝土变截面连续箱梁响铁路运行的风险，但是通过防撞护栏和防落网的设置，可将该风险降至最低，方案二为整幅设置，无此风险；⑤转体实施难度不同：方案一分别对半幅桥实施转体，转体装置承受的荷载较小，对动力要求不高，施工难度较小，方案二需对整幅桥实施转体，转体装置承受的荷载大，对动力要求高，施工难度大；⑥造价不同，方案一的造价为8975.65万元，方案二的造价为10362.34万元[4]。表1为方案比较表。表1 方案比较表图10 方案二纵面示意图横断面方案一方案二分项比选分幅整幅相当桥墩布置错幅布置，缩短桥跨平行布置，增大桥跨方案一优桥跨/m6070方案一优桥下安全性稍好好方案二优专题难度小大方案一优造价/万元8975.6510362.34方案一优推荐方案方案一5 结论（1）高速公路与铁路交叉时，应首选立体交叉，为减小对铁路运营的影响，优先采用公路下穿铁路既有桥梁的设计方案，当必须新建上跨立交桥时，应结合施工方法，综合考虑桥梁造价、跨径等因素进行桥梁方案设计。（2）预制吊装施工法、支架现浇施工法及挂篮悬浇施工法工期较长，对铁路正常运行的影响较大，顶推施工法、转体施工法，仅在顶推或转体施工的几个小时内对铁路运行有一定的影响，影响较小。（3）综合以上分析，本项目拟推荐2～60m分幅转体T构桥方案，该方案可有效缩短桥梁跨径，降低施工难度和工程造价。参考文献：[1] 交通运输部公路局. 中交第一公路勘察设计研究院有限公司. 公路工程技术标准：JTG B01—2014[S]． 北京：人民交通出版社，2014.[2] 邵旭东. 桥梁工程[M]. 北京：人民交通出版社，2018.[3] 张联燕. 桥梁转体施工[M]. 北京：人民交通出版社，2007.[4] 交通运输部路网监测与应急处置中心. 公路工程估算指标：JTG/T 3821—2018[S]．北京：人民交通出版社，2018.（编辑：钱宇宁）98