城市主干道跨铁路桥方案设计

谭 晟, 陈玉刚, 赖良俊, 宋随弟

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 610031)

城市主干道跨铁路桥方案设计

谭 晟, 陈玉刚, 赖良俊, 宋随弟

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 610031)

根据郑州市主干道长江路跨铁路桥桥址区域现状及规划等概况，提出了三种方案进行设计。综合比较了三种方案的优缺点，最终决定采用钢-混结合梁斜拉桥方案，为类似项目桥梁方案设计提供参考。

桥梁； 方案； 设计

长江路跨铁路桥位于郑州市南部的金水管城片区，跨越京广铁路干线和郑州客技站。本桥梁为城市主干道，建成后将连接长江路与紫荆山路、航海路、通站路，形成东西、南北向的骨干通道，成为郑东、金水管城、二七等片区沟通的重要纽带。对于完善郑州市“环线+放射”型城市主骨架路网，构筑快速绕城快速路环具有重要意义。

1 技术标准

(1)道路等级：城市主干道。

(2)桥梁宽度：主桥(左右幅合修)38.5 m，引桥(左右幅合修，标准宽)25 m。

(3)荷载标准：城A荷载，人群按《城市桥梁荷载设计准则》规定取值。

(4)设计车速：80 km/h。

(5)地震烈度：地震基本烈度按Ⅶ度设计，Ⅷ度设防。

2 桥梁方案控制因素

紫荆山路、长江路组合立交工程长江路主线高架桥跨越京广铁路干线(通行动车及客、货车)和郑州客技站，其下方场地条件复杂，铁路管线和设施众多。京广铁路干线7条股线，其中自西向东第5、6条为客运线，其余为货运线；客技站14条股线，股线间距比较密集，主要是用于客车进出检修；京广路干线与客技站之间为检修车间。

2.1 总体路线方案

(1)因路线平面线形和满足高架桥与其他道路交通衔接功能的需要，跨铁路主桥两侧边跨均进入了路线平面曲线和变宽分叉区(两侧主线桥均有匝道桥接入)。

(2)小里程侧因A匝道接入主桥，限制主桥边跨大小，制约桥梁方案配跨。

(3)主桥两侧紧接匝道均无变速车道渐变段，全桥车道布置为3车道+4车道不对称布置。

2.2 跨电气化铁路影响

根据电气化铁路结构净空控制应按照双层集装箱运输控制, 因此铁路限界采用8.05 m, 考虑上跨结构与电气化铁路接触网承力索安全距离不小于0.8 m, 同时考虑桥梁施工选择挂篮等施工设备的操作空间要求, 结构最小控制点净空选择采用8.05 m+0.8 m+3.5 m=12.35 m。桥梁边缘与电气化接触网立柱之间净距不小于3 m，桥墩距接触网回流线净距不小于2 m。该桥小里程主墩施工时，需对铁路路基进行必要的防护，保证铁路路基的稳定及运营安全。

3 桥梁方案介绍

3.1 钢-混结合梁斜拉桥(方案一)

主桥采用双塔双索面钢-混结合梁斜拉桥(图1)，跨径布置123 m+304 m+123 m，主梁采用工字型钢纵梁，梁高2.5 m，纵梁间距31 m，横梁间距4 m。桥面板采用C60预制混凝土板，板厚26 cm;斜拉索标准索距为12 m。主塔采用外倾双柱式混凝土塔。桥塔锚固方式采用钢锚箱锚固，主梁采用锚拉板锚固。桥面全宽为38.5 m，高塔桥面以上塔高86 m。主墩每个承台下接32根直径1.8 m的钻孔灌注桩。

图1 钢-混结合斜拉桥结构示意

主梁钢材采用耐候钢。这类钢的主要特点是在大气中最初表面也产生锈蚀,但经过一段时间以后,它的表面生成致密而稳定的锈层,从而阻止了锈蚀的发展。经济性上，耐候钢材料的一次性投资略高于同等级普通合金钢材，但从桥梁成品角度看，由于工厂和现场减少了部件的表面处理和涂料，所以无论近期远期都具有一定的经济效益，耐久性上；由于耐候钢良好的耐腐蚀性，避免了后期维护对铁路运营的干扰和影响。

主梁采用悬臂拼装施工跨越京广铁路干线和郑州客技站(施工期间在京广路和客技站上方搭设防护棚架)，剩余边跨主梁采用支架拼装施工。方案一设计效果见图2。

3.2 混凝土主梁钢横梁斜拉桥(方案二)

主桥采用双塔双索面混凝土边主梁钢横梁斜拉桥(图3)，跨径布置123 m+304 m+123 m。主梁采用混凝土边主梁，梁高2.5 m，纵梁间距30.75 m，横梁间距4 m。桥面板采用C60现浇混凝土板，板厚26 cm。斜拉索标准索距为8 m。主塔采用A型混凝土塔。桥面全宽为38.5 m，高塔桥面以上塔高86 m。主墩每个承台下接32根直径1.8 m的钻孔灌注桩。

图2 方案一效果

图3 混凝土主梁钢横梁斜拉桥结构示意

主梁采用悬臂浇筑和支架浇筑的施工方法。跨越京广铁路干线和郑州客技站(施工期间在京广路和客技站上方搭设防护棚架)采用悬臂浇筑施工，剩余边跨主梁采用支架浇筑施工。方案二设计效果见图4。

图4 方案二效果

3.3 下承式钢箱系杆拱桥(方案三)

长江路跨铁路桥主桥方案三采用了跨径275 m的下承式系杆拱桥(图5)。主拱采用钢箱截面，拱轴线之间跨度为275 m，矢跨比采用1/5，拱肋宽度为3.0 m，拱肋高度从拱脚6.8 m变化到拱顶4.0 m。桥面全宽39 m。主桥箱梁采用斜腹钢箱梁，梁高3.0 m。下部结构采用矩形墩，承台分修，每个承台下接12根直径2.0 m的钻孔灌注桩。

一般拱桥结构施工可采用悬拼拱肋再吊装主梁结构的施工方案，但在施工期间对运营铁路干扰很大，实施风险较大，难以得到铁路部门的认可。而采用本桥型结构可采用顶推法施工，主梁及钢箱拱肋可在西侧空地上搭设支架预先拼装完成，再纵向顶推就位，施工期间需在铁路股道空地处设置临时支墩，对铁路有一定的干扰。同时主桥结构在平面上可以避开路线匝道分叉口变宽处，能够降低设计和施工难度。

3.4 方案比较

长江路跨铁路主桥三种方案比较表见表1。

表1 长江路跨铁路主桥方案经济技术比较

方案一结构轻盈，造型新颖，与环境融合好；结合梁主梁采用锚拉板锚固，后期桥面换索对铁路影响较小；结合梁采用耐候钢，不需要涂装，减少了建设时间；后期免维护，节约维护成本；施工难度较小，施工工期相对较短,对铁路影响较小。缺点是工程造价相对较高。

图5 下承式钢箱系杆拱桥结构示意

方案二造型挺拔大气，与环境融合好；工艺成熟，施工难度较小；造价相对较低。缺点是工期较长，对铁路影响较大；后期换索对运营铁路存在安全风险。

方案三造型优美，与环境融合好。采用顶推法施工，需在铁路股线之间设置临时支墩，其施工期间对铁路有较大影响。

通过工程造价、建设周期、桥梁造型与周围景观协调及对桥下京广铁路、客技站的影响等方面的比较，方案一可实施性更强，作为推荐方案，方案二作为备选方案，方案三不予推荐。

4 结束语

本文对长江路跨铁路桥主桥设计提出了三种方案进行比选，最终推荐钢-混结合梁斜拉桥方案。在方案比选过程中，笔者对各方案进行了详细的分析和比较，以期为此类项目桥梁的方案设计提供参考。

[1] 戚志河,陈玉刚,石少华,等.张家坝州河大桥初步设计方案比选[J]. 四川建筑, 2013(8):108-110.

[2] 陈立平.甬江大桥方案设计及分析研究[D].浙江大学, 2007.

U442.5+2

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[定稿日期]2015-04-17