跨越既有铁路桥梁方案概述

李晓阳

（中国铁路设计集团有限公司，天津300142）

1 引言

近年来，我国铁路建设发展迅猛，铁路网越来越密，新建线与既有铁路交叉跨越情况越来越多。 另一方面，行车密度不断加大，运营单位对既有线安全要求不断提高，新建桥梁跨越既有线时如何减小对既有线运营的干扰是方案设计考虑的重点，也是方案是否能够获批的关键。 主要采用的方案有：框架墩方案、空间刚架方案、转体施工方案、顶推施工方案等[1]。 采用哪种方案更优主要考虑两线夹角、净宽要求、净空高度、既有线运营繁忙程度等因素。

2 框架墩方案

框架墩主要适用于线路交叉角度较小， 并且净空高度不受限的条件下，在新线引入既有枢纽的方案中应用较多。 框架墩柱根据既有线的平面位置见缝插针布置在其两侧， 通过横梁上支承垫石的横向移动来满足上部结构的布置需求。

框架墩的横梁结构形式有预应力混凝土横梁、钢横梁、预制拼装组合横梁等几种形式。 预应力混凝土横梁采用支架现浇施工简单相对经济， 但需要搭设支架工期较长对既有线影响较大，适用于跨越专用线等行车密度不大的铁路工程。 钢横梁在工厂加工后运抵现场吊装就位， 既节省工期又降低对既有线行车的干扰，但造价相对较高，是目前跨越既有线采用较多的方案。 预制拼装组合横梁是在桥下预制混凝土横梁，吊装至墩顶后浇筑连接部位混凝土并张拉预应力， 此方案能减小对既有线行车干扰，成本适中，相对钢横梁能够减小后期运营单位养护维护难度。

框架墩方案设计过程中， 应尽量减小基础的尺寸并在条件允许的情况下适当上抬承台减小基坑开挖深度， 降低基础施工对既有线的干扰。 墩身高度及横向跨度需结合地质条件、地震烈度、净空条件等多方面因素综合考虑确定。梁部可采用预制架设的小跨简支梁，但在跨越高铁或运营繁忙的干线时多采用顶推或拖拉法施工的连续梁（ 见图1）。

图1 框架墩方案

3 空间刚架方案

空间刚架结构具有小角度跨越能力强、整体刚度大、建筑高度低、 桥跨布置容易等优点， 主要适用于两线交叉角度较小，并且净空高度受限的情况下。 它是一种无底板的门式刚架结构，通过横梁与边墙的刚性连接，边墙承受负弯矩进一步降低了横梁跨中正弯矩，从而降低横梁截面的建筑高度，争取较大的净空。

空间刚架的边墙、桩基与既有线平行且连续设置、边墙的掏空处理及边墙间无底板设计等措施减少了施工期间对既有线的干扰，并使既有线在成桥后获得很好的采光，同时具有一定的景观效果（ 见图2）。

横梁主要有钢筋混凝土和钢混组合横梁的2 种结构形式。钢筋混凝土横梁适用于跨越行车密度较少的单线铁路， 钢混组合横梁适用于跨越行车繁忙的多线铁路，为保证横梁的整体性，钢结构需要做好纵横连接及竖向横向变形控制措施。 钢混组合结构较钢筋混凝土结构具有更大的跨越能力，对既有线影响更小的优点，但是也有运营养护难度较大的缺点。 边墙可以采用外包钢箱的方案，增加其结构强度和刚度的同时兼具施工期间模板，减小对既有线影响。 空间刚架方案应用较多，目前横向最大跨度已经做到32.8m[2]。

图2 空间刚架方案

4 转体施工方案

转体结构适用于两线交叉角度较大的特殊结构， 考虑在既有线上方施工工期长、 风险高等不利因素而采用的一种方案。 它是指将桥梁结构在非设计轴线位置制作（ 浇筑或拼接）成形后，通过转体就位的一种施工方法（ 见图3）。 常采用的转体结构形式有： 连续梁、T构、V 构、斜拉桥等。目前，转体方案应用比较广泛，对既有铁路的运营影响可以降至最低。

转体结构的核心是转动球铰装置，根据球铰装置的位置可以分为墩底转体、墩顶转体2 种形式。 墩底转体方案的转体系统布置于地面上，施工较为方便并且具有较高的安全性， 是目前应用最广泛的一种方案。 墩顶转体方案适用于桥墩较高、桥墩体量较大或基础地下水位埋深较浅时，可以大幅度减小转体质量、转盘和球铰体量以及基础尺寸和防护工程数量等， 相应还可适当减小主跨跨径。 近年来，永临结合的墩顶转体方案应用也不断增多，最大跨径已达130m[3]。

为减小转体结构在跨中合龙过程中对既有线的影响，方案设计阶段尽量将合龙段投影位置优化至既有线安全距离之外，另外也可以在连续梁合龙段外侧包钢箱，转体就位后在钢箱之内进行合龙段施工，目前，已在较多项目中得到良好应用。

图3 转体施工方案

5 顶推施工方案

下承式钢桁梁及钢箱拱因其上建高度低、结构刚度大、质量轻等特点在跨越既有线的大跨结构中采用较多。 由于在既有线上方进行杆件拼装施工周期长且安全风险高，因此，多采用在既有线旁拼装完成后顶推就位的施工方案（ 见图4）。 顶推施工方案具有机具设备简单、 节省施工用地、工厂预制质量可控、不影响既有线运行安全性高等优点，但成本相对较高，后期运营维护费用相对较高。

图4 顶推施工方案

6 结语

两线交叉角度较小，可首先考虑框架墩结构，根据既有线的宽度和运营繁忙程度来选择合理的横梁类型。 如若净空高度受限可考虑空间刚架结构， 行车密度较少的单线铁路选用混凝土横梁，运营繁忙的多线铁路选用钢混组合横梁。 单跨跨越既有铁路时，可首先考虑转体T 构或连续梁方案，更易被运营单位接受。 如若净空受限可采用下承式钢桁梁或钢箱拱顶推方案。

跨越既有线情况各有不同， 设计时应具体分析， 综合考虑，详细比较后确定施工安全，经济合理，运营维护方便的桥梁方案。 期望本文能为跨越既有铁路工程的方案设计提供一定参考。