京沪高速铁路上海段桥梁设计

陈裕民

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063)

1 概况

京沪高速铁路上海段正线长度27.8 km，设高架桥梁1座(蕴藻浜特大桥，桥长23.292 km)、框架中桥7座。除正线外，本项目还包括:上海站联络线、虹桥站南北端普速客车联络线、动车组进出段线、上海虹桥站、虹桥动车运用所、七宝站改造等相关工程，联络线、动车组走行线设高架桥梁9座(总桥长19.0 km)、框架中桥11座。区段内设有4个铁路疏解区，分别为:黄渡疏解区、吴淞江北部疏解区及虹桥站南、北疏解区。

1.1 建设环境

京沪高速铁路上海段所经地区城镇化程度高，沿线道路、河道密布，民宅、厂房较多。除站所落地外，正线、联络线、动车走行线均以高架桥梁为主，跨越城市等级道路34条、河道38条(其中航道4条)、既有铁路4处。

1.2 地质条件

建设区段位于泻湖沼泽平原和滨海平原地区，区内地层均为第四系松散堆积层，总厚度在100 m以上，以第四系全新统及上更新统海积、冲海积黏性土、粉性土及砂类土为主，软土层厚度40～50 m。场地类别为Ⅲ类，地震动峰值加速度0.10g，地震动反应谱特征周期0.35 s。

1.3 主要技术标准

(1)高速铁路正线

铁路等级:高速铁路;正线数目:双线;轨道结构形式:Ⅱ型板式无砟轨道;设计速度:350 km/h;线间距:5.0 m;设计活载:ZK活载。

(2)上海站联络线(上、下行线)

铁路等级:联络线;线路数目:单线;轨道结构形式:Ⅰ型板式无砟轨道;设计速度:160 km/h;设计活载:ZK活载。

(3)普速客车联络线(虹桥站南、北普速客车联络线)

铁路等级:联络线;线路数目:单线;轨道结构形式:有砟轨道;设计速度:140 km/h(北)、120 km/h(南);设计活载:ZK活载。

(4)动车组进出段线

铁路等级:动车走行线;线路数目:单线－双线;轨道结构形式:有砟轨道;设计速度:100 km/h;设计活载:ZK活载。

2 上海段桥梁设计特点

2.1 桥梁结构类型多

枢纽内线别较多，桥梁梁部、墩台设计根据不同的线路技术标准，选定与其相适应的结构类型。各线常用跨度简支梁及墩台设计情况如下。

(1)高速铁路正线

蕴藻浜特大桥常用跨度简支梁采用预应力混凝土简支箱梁，以32 m梁为主，桥面宽12 m;简支梁大部分为梁场预制，架桥机架设。该桥最小墩高1.0 m，最大墩高29.5 m;墩型选择根据刚度要求、经济指标、环境因素等，分段采用矩形双柱墩、矩形空心墩及圆端形空心墩，如图1～图3所示。

图1 矩形双柱桥墩

图2 矩形空心桥墩

图3 圆端形空心桥墩

(2)上海站联络线

京沪高速铁路上海站联络线上、下行线自高速正线分出，通过疏解衔接沪宁城际铁路正线引入上海站，梁部采用特别设计的无砟T梁，桥墩采用圆端形实体墩，如图4所示。

图4 上海站联络线桥梁

(3)普速客车联络线及动车组走行线

虹桥站南、北普速客车联络线及动车组走行线设计速度小于160 km/h，常用跨度梁采用有砟简支T梁，桥墩采用圆端形实体墩。如图5、图6所示。

2.2 特殊结构种类多、密度大

京沪高速铁路上海段相交道路、河道、航道、铁路较多，正线设大跨度提篮拱6孔、连续梁20联、道岔区简支梁及非标简支梁28孔、门式桥墩14处;联络线和动车走行线设连续梁13联、道岔区简支梁及非标简支梁34孔、门式桥墩29处。

图5 普速客车联络线桥梁

图6 动车组走行线桥梁

(1)大跨度提篮拱桥

为满足跨越功能、减小桥梁建筑高度，蕴藻浜特大桥在跨越高速公路、高等级航道时采用了1－96 m、1－112 m、1－128 m等类型的大跨度提篮拱桥。如图7、图8所示。

图7 1-128 m提篮拱桥跨沪宁高速公路

图8 1-112 m提篮拱桥跨蕴藻浜效果图

(2)连续梁

蕴藻浜特大桥采用的连续梁种类有:(32+48+32)m、(32+2×48+32)m、(40+56+40)m、(40+64+40)m、(40+72+40)m、(48+80+48)m、(60+100+60)m 及(24+4×32+24)m道岔区连续梁、3×32 m道岔区连续梁、6×32 m道岔区连续梁、(60+100+60)m斜连续梁。

联络线、动车走行线采用的连续梁种类有:(32+48+32)m、(30+2×40+30)m、(40+64+40)m、(40+72+40)m及(60+100+60)m低高度斜连续梁、(24+3×32)m异形连续梁。如图9～图11所示。

图9(40+56+40)m连续梁跨金鹤公路

图10(60+100+60)m斜连续梁跨吴淞江

(3)门式桥墩

图11(24+3×32)m异形连续梁跨高速正线

京沪高速铁路上海段正线与沪宁城际铁路、上海站联络线、既有沪昆铁路及动车组走行线相交，受城市规划控制，线路间的交叉角度较小，其中京沪正线与既有沪昆铁路的夹角仅7°。蕴藻浜特大桥、动车组走行线桥梁采用了较多门式桥墩，门式桥墩的种类有:钢混组合门式桥墩、预应力混凝土门式桥墩及双层门式桥墩。如图12～图14所示。

图12 钢混组合门式桥墩跨沪昆铁路

图13 京沪正线跨上海站联络线双层门式墩

图14 动车组走行线门式桥墩

2.3 疏解区平立面关系复杂

京沪高速铁路上海段设有4处铁路疏解区，分别为:黄渡疏解区、吴淞江北部疏解区及虹桥站南、北疏解区。疏解区内除新建铁路互跨外，各线还需要同时跨越多条既有铁路、城市道路及河道。

(1)黄渡疏解区

为集约建设用地，京沪高速铁路上海段与沪宁城际铁路并行。京沪正线引入上海虹桥站，其上海站联络线在黄渡地区通过疏解衔接沪宁城际铁路正线引入上海站;沪宁城际铁路虹桥联络线在该地区自正线分出，向南引入上海虹桥站。上述新建铁路设高架桥梁6座，在黄渡地区立体交叉，形成上海市规模最大的铁路疏解区。疏解区东西方向长4 122 m，南北方向宽248 m，最上层的京沪高速铁路正线高出地面32 m。

疏解区桥梁需要跨越既有铁路2条(沪宁铁路、翔黄铁路)、规划铁路1条(沪通铁路上海站联络线)，跨越既有高速公路1条(嘉金高速公路)、规划城市道路2条，跨越河道6条(含航道1条)。如图15～图18所示。

(2)吴淞江北部疏解区

京沪高速铁路正线、沪宁城际铁路虹桥站联络线在吴淞江北侧分别跨越既有沪昆铁路、虹桥站北端普速客车联络线(上下行线)、既有金鹤公路、爱特路及望浪河，疏解区南北方向长3 000 m，东西方向宽120 m。如图19、图20所示。

图15 黄渡疏解区桥梁模型

图16 建设中的黄渡疏解区

图17 黄渡疏解区局部(一)

图18 黄渡疏解区局部(二)

图19 吴淞江北部疏解区效果图

图20 吴淞江北部疏解区局部

(3)虹桥站北部疏解区

虹桥站北部疏解区在虹桥综合交通枢纽范围内，受交通枢纽综合规划控制，疏解区被限制在南北方向长1 400 m，东西方向宽180 m的范围内。该范围内有3条城市道路、1条河道与铁路相交且同步建设。如图21～图23所示。

图21 虹桥站北部疏解区效果图

(4)虹桥站南部疏解区

虹桥站南端普速客车联络线上跨新角浦河道、华翔路及沪青平公路，与既有沪昆铁路形成立交疏解，疏解区南北方向长度1 500 m，东西方向宽度180 m。受新建铁路、规划磁悬浮线路影响，既有华翔路及沪青平公路改为下穿立交。如图24～图26所示。

图22 虹桥站北部疏解区局部(一)

图23 虹桥站北部疏解区局部(二)

3 特殊结构设计

京沪高速铁路上海段特殊结构类型较多，具有代表性的结构设计介绍如下。

图24 虹桥站南部疏解区平面

图25 华翔路立交

图26 沪青平公路立交

3.1 (60+100+60)m斜连续梁设计

京沪高速铁路正线、动车组走行线，沪宁城际铁路虹桥站联络线及虹桥站北端普速客车联络线预留段共十线并行斜跨吴淞江，线路中心线与河道中心线的夹角为31°。除预留线外，同步建设4座双线连续梁桥。如图27、图28所示。

图27 吴淞江桥位平面

吴淞江规划为六级航道，要求通航净宽45 m。由于斜交角度较大，桥墩顺河道斜置，梁部设计为(60+100+60)m斜连续梁。如图29所示。

(1)高速正线梁部设计

为满足正线列车高速运行的动力性能要求，高速正线跨吴淞江主桥支点梁高采用7.8 m、跨中梁高采用4.8 m。

图28 吴淞江桥梁效果图

图29 斜连续梁结构(单位:m)

(2)动车组走行线梁部设计

动车组走行线跨吴淞江的设计轨面高程受虹桥动车运用所场坪高程限制，斜连续梁支点梁高采用6.6 m、跨中梁高采用3.8 m

3.2 道岔区梁部设计

京沪高速铁路上海站联络线自正线分出，采用42号道岔，岔区梁部布置根据《高速铁路高架桥车站无缝线路设计原则》(暂行)确定，采用6×32 m单箱双室变截面连续梁。如图30、图31所示。

图30 箱梁横截面

图31 道岔区桥面布置

3.3 门式桥墩设计

京沪高速铁路上海站段线路交叉点多，多处线路夹角小于30°，采用门式桥墩骑跨被交线。

(1)钢混组合门式桥墩

京沪高速铁路正线、普速客车联络线多次跨越既有沪昆铁路，采用钢混组合门式桥墩。桥墩立柱采用钢筋混凝土结构，横梁采用钢箱梁，角点钢混固结。钢横梁工厂节段制作，现场组拼焊接，采用1 000 t履带吊机整体吊装。钢横梁一次吊装到位，减少了对既有铁路的运营干扰，确保既有铁路运营安全。如图32～图34所示。

图32 钢横梁吊装

图33 钢混组合门式桥墩跨既有铁路

图34 钢混组合门式桥墩跨城际铁路

(2)预应力混凝土门式桥墩

上海站联络线上跨沪宁城际铁路、动车组走行线上跨京沪正线采用预应力混凝土门式桥墩。如图35、图36所示。

(3)预应力混凝土双层门式桥墩

京沪高速铁路正线跨上海站联络线、动车组走行线互跨时，上下两线均为高架桥，部分桥墩设计为预应力混凝土双层门式桥墩，上下两桥共用。

3.4 异形连续梁设计

虹桥综合交通枢纽北部的北翟路规划为地面与高架两层，京沪高速铁路正线、沪宁城际铁路虹桥站联络线、动车组走行线共10条线路在北翟路地面道路与高架桥梁之间穿越。受北翟路高架桥控制，上述10线5桥并行等高。

在该穿越点以南265 m处城际动车进段线需要上跨京沪高速铁路正线，受建筑高度限制，跨线桥穿越(24+3×32)m异形连续梁。连续梁中支点处横梁外挑，墩柱布置在正线两侧。如图37、图38所示。

图35 门式桥墩跨京沪正线

图36 门式桥墩跨沪宁城际铁路联络线

图37 北翟路高架桥

图38 异形连续梁跨京沪正线

4 结语

京沪高速铁路上海段桥梁设计受外部条件影响大，在保证线路技术条件的前提下，为尽可能满足城市区域规划、城市道路及航道交通、跨线立交要求，采用了较多的特殊结构。特殊桥梁结构的创新与应用为枢纽内铁路线形优化创造了条件，使铁路疏解区内的夹心地大大减少，集约了城市建设用地，使高速铁路建设与城市规划更加融合。

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