京沈客运专线跨五环路方案研究

2016-10-14徐健强

铁道勘察 2016年4期

关键词：刚架形槽简支

徐健强

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津　300142)

京沈客运专线跨五环路方案研究

徐健强

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津300142)

对京沈客运专线跨北京五环路主路桥跨方案进行研究，提出既有框构接长和梁式桥两种结构形式、4个方案。通过各方案优缺点分析对比，建议采用简支拱方案，并结合桥址边界条件提出了平面转体的施工方案。

京沈客专五环路框构桥接长简支拱平面转体方案

1　工程概述

北京至沈阳客运专线(以下简称京沈客专)地处华北地区的北京市、河北省和东北地区辽宁省。北京市范围内线路长度98.372km，线路自北京星火站始，并行既有东北环铁路，于五环路环铁桥处跨越五环路。五环路道路等级为高速公路，设计速度100km/h，道路横断面宽35.5m。京沈客专上跨五环路处位于五环路U形槽段落与既有东北环铁路框架桥相接处，与多条管线及规划道路相交，依次为规划酒仙桥北路、规划五环路西侧辅路、规划自来水上水管线、五环路主路(U形槽段)、南水北调东干渠、规划五环路东侧辅路(如图1)。

图1　京沈客专跨五环路节点示意

2　京沈客专上跨五环路结构方案研究比选

京设客专上跨五环路附近既有铁路、公路、管线等控制因素多，桥梁景观要求高，考虑既有道路保通要求，施工方案的可行性成为控制因素。

2.1既有结构接长方案

京沈客专上跨五环路段落与既有东北环铁路最小线间距11.2m。既有铁路采用2-17.5m框构(斜交45°)跨越五环路，预留增二线条件。京沈客专可部分利用既有结构，优先考虑采用既有结构接长方案。

(1)框构接长方案

方案一：框构接长施工需对五环路进行交通组织导改。结合地方道路规划，利用五环双侧规划辅路临时导改、主路断交施工的组织方案，双向六车道同时导改至辅道通行，五环路全封闭施工，施工周期约4个月。该方案对五环路通行影响较小，永临结合，可最大程度的节省工程投资。经与地方落实，规划五环辅路无法满足与京沈客专同期实施的时间节点要求。

方案二：结合五环路两侧构筑物及控制因素，拟在五环路南侧修建临时保通道路(三车道)，采取五环路分阶段半幅断交导改，接长既有五环路框构。此方案额外拆迁多、工程投资高，需多次调整交通组织，对五环路交通通行影响较大(如图2)。

图3　既有框构及刚架结构内力(弯矩)及结构变形

图2　临时导改框构接长步骤

(2)刚架接长方案

根据五环既有路宽，拟采用2～30m钢筋混凝土刚架跨越方案。在五环路中间隔离带设置中墙，与既有框构中墙对齐。在U形槽结构两侧分别设置一组2排1.25m支柱桩，道路中间隔离带设置一排1.50m钻孔桩+混凝土中墩(墙)，桩-板间采用刚性连接。中墩(墙)施工及既有框构悬臂板凿除可选择夜间施工。刚架采用旁位现浇、顶推就位的施工方案，施工周期3～4个月(如图3，图4所示)。

采用MIDAS软件对既有框构和刚架结构进行建模计算，结构试算结果对比如表1。

表1　结构试算结果对比

刚架方案在景观效果、施工期间对五环路的干扰、工程投资等方面较框构接长方案有较大的优势，但存在以下问题：

①刚架本身内力较大，采用钢筋混凝土结构难以满足设计要求。

②较刚架顶既有框构低0.5m，需添加道砟或采用其它措施加高，引起跨中弯矩增加约140kN·m，超出既有结构承受荷载能力。

图4　小跨径刚架方案示意(单位：m)

③京沈右线斜穿新旧结构接缝，因老结构刚度存在一定差异，导致轨道变形不协调(活载作用下老结构变形2mm，新结构变形4mm)。

④中墙的钻孔桩基础需穿透U形槽底板，破坏了五环路的防水结构。

框构接长方案工序多，对道路交通干扰大，工程投资高；刚架接长方案对五环路U形槽结构产生破坏，恢复难度大。

2.2梁式桥方案

京沈客专跨过五环路600m后需下钻进入望京隧道，线路位于平、竖曲线上。采用大跨梁桥结构跨越五环路，桥梁基础需避让既有U形槽、框构及南水北调管线，主跨需120m左右。受纵断面限制，设计重点研究了简支钢桁梁方案、简支拱下承式低高度结构方案。

(1)钢桁梁方案

下承式简支钢桁梁跨度120m，支点至梁端0.75m，横向支点距13.2m，梁体横向外轮廓17.2m，梁部结构高度2.5m，桁架高度12.5m，采用旁位拼装、顶推就位的施工方案(如图5)。

钢桁梁方案满足一跨跨越五环路的要求，施工方法相对成熟。钢桁梁主跨120m，需设置温度调节器。但桥梁位于线路平、竖曲线上，设置温度调节器极为困难。

图5　钢桁梁方案

(2)简支拱方案

1-113m简支拱方案采用洛泽体系的提篮式钢管混凝土系杆拱桥，桥梁全长116m，计算跨径113m，矢跨比为f/l=1∶5，拱肋平面内矢高22.6m，采用二次抛物线形，拱肋在横桥向向内倾8°，形成提篮式样。拱顶处两拱肋中心距7.218m，拱脚处两拱肋中心距13.172m(如图6)。

主梁施工采用旁位预制、转体就位、高位落梁的施工方案，尽量降低对道路交通的干扰。

图6　简支拱方案

2.3方案研究比选

方案比选如表2。

表2　桥跨结构方案对比

五环路节点规划没有与京沈客专同期实施可能，临时导改方案代价太高，刚架方案对五环路U形槽结构产生破坏，钢桁梁方案线路平纵面条件不满足设置温度调节器要求。经分析比较，推荐采用1-113m双线简支拱方案。

3　施工方案设计

3.1方案简介

为不影响五环路正常通行，上部结构采用异位支架成桥、整体平转至设计桥位、高位落梁的施工方案。平转系统由大吨位球形铰支座、临时墩和圆弧形跨路滑道梁组成。拱桥形成稳定的结构体系后，沿圆弧形滑道梁顶推约68m，以球形铰支座为中心平转约35°后跨越五环路上空到达设计桥位，在梁体梁端交替进行顶、落梁作业，使系杆拱桥落座于永久桥台的支座顶(如图7所示)。

平转系统由沈方台平转系统、京方台和顶推滑移系统3部分组成。滑道梁全长89m，按折线布置，在五环路U形槽两侧及道路中央分隔带设置临时支墩。经检算，U形槽底板及地基承载力基本满足设计要求(如图8)。

图7　简支拱转体系统平面布置

图8　滑道梁立面布置

3.2施工防护设计

桥址距离既有铁路、五环路U形槽及南水北调管线过近，施工过程中需采取切实可靠的防护措施。桥台基础施工时，采用钻孔桩防护既有线，确保线路运营安全。梁体预制及钢管吊装前，在预制场地和五环路之间搭设防护墙，防止梁体倾覆影响五环路道路交通安全。南水北调东干渠工程承担着北京市城市供水任务，需重点加强防护。根据安全评估的意见，施工考虑采用地下连续墙、土体注浆加固等措施防止土体变形引起管道损坏，确保管道运营安全。

4　结束语

京沈客运专线跨五环路受外部条件影响大，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、道路立交要求，对跨线结构进行了多方案比选，做到既与当地城市规划有机结合，又降低对周边环境的影响。对于边界条件复杂的立交工点，需综合考虑各方诉求，结合施工方案合理性及施工过程中的影响，合理确定桥式结构及施工方案。

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Research on the Structure of Beijing-Shenyang Passenger Dedicated Line Cross Fifth Ring-Road