津秦客运专线电缆过驯海路桥架结构设计

□文/田 越

1 工程简介

天津—秦皇岛津秦客运专线，其中电力电缆和通信电缆过驯海路部分横跨地道。因地道较深，如果采用顶管和拉管等施工工艺都较为困难。采用电缆桥架的方式通过驯海路段。该种桥架通电缆的方式在全国尚属首次，国家电网给予高度重视。这也是一个创新的尝试。桥架上通过1个回路110kV和1个回路220kV电力交流电缆和通讯电缆并预留一个110kV回路的交流电力电缆的空间位置。

2 计算参数的取值

该桥架位于天津市东丽区，抗震等级为7度，0.15 g地震设防为第二组，场地类别为Ⅲ类，根据地勘资料该场地无不良地质情况。场地冻土深度为0.6m。恒载为2.0kN/m2,活载为2.5kN/m2。结构的阻尼比为0.04。

3 结构体系

设计的电缆桥架，经分析研究确定为钢板桥架形式。由于受周围地下管线的影响，桥架结构跨径共分4个部分，分别为11.8、5、24.5、7.3m。地道从 24.5m的跨度处通过。主梁截面分别为□480mm×300mm×14mm×14mm；□450mm×300mm×14mm×14mm；H950mm×300 mm×16mm×20mm；450mm×300mm×14mm×14mm；其中斜坡段为控制扭转位移比和周期比，截面选择为矩形截面。柱子截面分别采用了□400mm×400mm×16mm×16mm；□500mm×500mm×18mm×18mm；□450mm×450mm×16mm×16mm。其中大跨度24.5m两侧的柱子为加强其强度而采用Q345B钢材，其余柱子采用Q235B钢材。

3.1 基础形式布置

为缩短工期而采用天然独立基础。其中横向柱子间的基础采用联合式独立基础，以免由于上部结构载荷不均而产生不均匀沉降。因基础长度较长，在基础的长向采用暗梁连接。沿纵轴方向布置的截面为600 mm×850mm和500mm×850mm的暗梁，在设计时还应考虑柱脚埋板的宽度。从柱脚根部到地面以上200mm涂刷掺2%亚硝酸盐（NaNO2），采用C30混凝土包柱靴。而柱脚底板至基础顶面采用50mm厚度的C40细石混凝土进行安装调平。

3.2 上部结构布置

上部结构采用单向梁式结构，其分布规律为在两边主梁内每间隔1.5m分布一根次梁。其次梁的截面为H250mm×200mm×8mm×10mm；次梁的翼缘与两侧主梁翼缘走向保持一致，翼缘平面与主梁翼缘在同一平面上。在最大的跨度为24.5m的梁段上为考虑其运输和安装的方便，将主梁的长度为24.5m情况分为8、8.5、8m。接口处的连接采用的是全栓连接，采用全栓连接的方式是考虑结构的安全性和施工方便。跨中的部分为了控制挠度过大，加入横向加劲肋。在最大斜坡处11.8m处考虑扭转的影响加上两道水平斜撑，另外在大跨度的柱间加入柱斜撑。两道横向斜撑与主钢梁连接时，在斜撑与主钢梁交接处主钢梁内应该内置三道加劲钢板。计算时考虑轴向拉力的影响，桥架主体的受力螺栓为高强10.9级螺栓。

桥面部分采用厚度为6mm的Q235B钢板，每隔1000m或900mm用60mm×5mm的钢板加强肋分隔开，从而加强桥面板的整体性。考虑钢材的焊接应力要求，焊接的工艺采用断续角焊接的施工工艺。焊接水平达到2级，根据钢结构设计规范，采用断续焊接时其焊段长度不得＜50mm，其净距不应＞15t（对于受压构件）或30t（受拉构件）。t为构件较薄处的厚度。桥面板的斜面与平面相交处应该尽量有一个圆滑的弧度。以保证电缆在曳引时不至于将电缆的外皮划破。

3.3 桥面的排水系统

桥面板需要考虑排水的坡度问题。横桥向的坡度为1%，纵桥向的坡度为2%。中间处及两侧设置雨水管。雨水管采用专门的YSP-UPVC的排水管材，规格为 DN75mm×2.3mm。

3.4 抗震性能计算的分析

本工程计算采用中国建筑科学研究院的satewe进行计算分析，周期、地震力与振型输出文件，考虑扭转耦联时的振动周期s、X,Y方向的平动系数、扭转系数，见表1。

表1 计算后的主要参数

3.5 拱形钢管的通廊结构

电缆桥架的顶部采用拱形钢管的通廊结构，以便满足通风和维护的要求。考虑到进人的维护要求，最终的高度确立为2.2m。通廊的钢管采用直径为108mm壁厚为7mm的镀锌钢管。通廊的计算主要考虑的荷载是雪载和侧面的风载。拱形钢管架为每隔2m一个，其布置的间距主要是考虑到上部的雨棚板的出厂长度要求。

通廊的钢管与桥面板采用柱角部分加劲肋进行焊接的施工工艺。拱架与拱架之间采用LT进行连接。LT的尺寸为40mm×40mm×2mm的镀锌方钢管。在LT上布置40mm×20mm×2mm的镀锌方钢管LG。LT与LG共同受力抵抗风荷载和雪荷载。最后将力传到拱形钢管架部分，然后各榀钢管架将力汇集集中在钢柱。所以在钢柱部分应该加入传进来的风荷载的力。计算时这一部分的内力一定不能丢。

考虑整体外观的美观性，采用天蓝色的雨棚进行覆顶防护。考虑到通风散热的要求，在雨棚顶部加入风帽两侧设置通风百叶窗，以起到自然排风散热的功能。

4 结语

目前该桥架已经完工，为津秦客运专线提供了动力和通信保障。整个结构体系工作情况良好。