恩阳河特大桥高墩大跨简支梁技术经济比选

2020-08-13李燕军

散装水泥 2020年2期

李燕军

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600）

1 概述

恩阳河特大桥位于四川省巴中市恩阳区，桥址地处低山丘陵地区，地势起伏较大。线路于DK133+120～DK133+400处跨恩阳河，线路与河流右前角为101°。恩阳河为巴河一级支流，为Ⅴ级航道，通航净宽×净高为80m×8m。恩阳河流域面积1183.5km2，流量 11900m³/s。

桥梁范围内线路轨面设计高程为427～432m，地面高程为334～422m，最大高差97m。恩阳河特大桥全长1204m，墩高大于40m段落长为1035m，墩高大于70m段落长为802m。

2 主要技术标准

铁路等级：高速铁路，有砟轨道。

正线数目：双线，线间距4.6m。

设计行车速度：250km/h。

牵引种类：电力。

设计活载：ZK活载。

线路平面：位于直线和R=5000m的曲线上。

纵断面：桥梁位于-6‰的纵坡上

3 桥式方案

根据通航要求及交通运输意见，考虑到桥位距离拦洪坝较近，线路与水流斜交角度较大，以及水流横向流速、滩槽演变趋势的影响，采用主跨136m连续刚构跨越恩阳河。其余桥跨的孔径无要求，本桥墩高差较大，墩高大于40m段落长1035m，墩高大于70m段落长802m。

根据相关研究，32m简支箱梁桥当桥墩高＞70m时，下部结构的造价费用占比较大，高墩林立景观性差，施工难度增大，工程造价比大跨简支结构更高。综合考虑建设周期、施工以及对行洪、环境保护的影响等因素，一般墩高＞70m，大跨度简支梁或连续结构是更合理的选择，本桥墩高大于70m段落拟采用64m简支箱梁。当桥高在40～70m时，需要综合桥跨形式、地形地貌、地质条件、工期和经济指标等几个方面确定最优方案。

在平均墩高为40m、50m、60m和70m时，对64m简支箱梁和32m简支箱梁分别进行技术经济比较，拟找到64m简支箱梁和32m简支箱梁的经济墩高分界线，进而确定最优的桥跨方案。

4 结构设计

4.1 上部结构设计

32m简支箱梁采用图号“通桥（2016）2229”，采用预制架设法施工。

64m简支箱梁由于梁高较高，采用造桥机节段预制拼装法施工，接缝采用胶接缝。典型横断面如图1所示。

图1 64m简支箱梁典型横断面（单位：厘米）

简支梁梁部的主要工程数量如表1所示。

表1 梁部主要工程数量

4.2 下部结构设计

当桥墩高度H≥25m时，两个方案桥墩均采用空心桥墩。依据《铁路桥涵设计规范》（TB 10002-2017），32m简支箱梁桥墩纵向水平线刚度按不小于350kN/cm控制；64m简支箱梁桥墩纵向水平线刚度规范中未规定，参考相关文献并结合本桥桥墩较高的情况，本桥64m简支箱梁桥墩纵向水平线刚度按墩高≥70m不小于720kN/cm控制，墩高＜70m不小于800KN/cm控制。本桥主要为刚度控制设计，协调的桥墩尺寸和桩基布置形式是本线下部结构设计的关键。各墩高桥墩尺寸和桩基布置形式如表2所示。

表2 各墩高桥墩尺寸和桩基布置形式

5 施工方法

大跨度简支箱梁施工方法有支架现浇、移动模架现浇和节段拼装等。由于本桥桥墩较高，无法采用支架现浇法施工，移动模架现浇混凝土泵送困难，施工难度大，施工质量难以控制，且本桥为全线控制性工程，移动模架现浇无法保证工期，所以采用建造技术成熟、施工速度快的节段预制拼装法施工。

6 经济性能比较

结合汉巴南铁路初步设计概算定额标准，4个墩高方案330m段落内的投资估算如表3所示。从表3可以看出，平均墩高小于50m时，32m简支箱梁方案比较经济；平均墩高大于50m时，64m简支箱梁比较经济；平均墩高50m为64m简支箱梁和32m简支箱梁的经济墩高分界线。

表3 各方案综合概算汇总表

7 桥梁综合比选

综合以上分析，墩高小于50m时，32m简支箱梁比较经济；墩高大于50m时，64m简支箱梁比较经济。

本桥墩高大于50m，长度为900m，扣除恩阳河主跨（72+136+72）连续刚构后长度为620m，需10孔64m简支箱梁。

由于本桥地形陡峭，墩高小于50m采用32m简支箱梁时，跨越能力不足，会造成附属工程的增加；同时考虑建设节段拼装梁场的费用，本桥均采用节段拼装箱梁方案更经济、景观效果好。综合技术经济性能比选，本桥推荐全桥采用节段拼装箱梁方案，推荐孔跨为(1-64m+2-51m+2-64m)节段拼装简支箱梁+(72+136+72)m连续刚构+9-64m节段拼装简支箱梁。