周国锋

(中国铁路济南局集团有限公司，山东济南 250001)

近年来，随着道路交通建设的快速发展，新建公路、市政道路与铁路交叉的项目逐年增多，此类项目的实施会对铁路的运营安全造成较大挑战。因此，在项目方案研究阶段，应把保证铁路运营安全放在重要位置，在此前提下，再确定合理、可行的桥梁方案。已有许多学者进行了相关研究，周继等对郑州市农业路快速通道工程上跨郑州北铁路编组站及京广铁路进行进行研究，从铁路安全、技术、工期、经济等方面进行分析比较，最终推选了(126+200+126) m双塔斜拉桥方案[1]。魏毅强对保阜高速公路跨京广铁路的转体T构、独塔单索面斜拉桥、T梁3个方案进行研究比选，认为转体T构方案对铁路影响最小[2]。郭春荣对郑州市中心区铁路跨线桥的(106+248+106) m双塔单索面斜拉桥的施工方案进行分析比较，根据与铁路距离不同，认为可采用支架现浇、挂篮浇筑、转体施工3种不同的施工方案[3]。

以下参考前人的对比分析方法，对济南市开源路上跨胶济客专、胶济铁路立交桥的桥梁方案进行研究，从桥梁跨度、结构体系、施工方案、施工风险、桥梁景观等方面对桥梁方案进行比选，并进一步考虑桥梁后续运营、养护对铁路运营的影响，将立交桥全寿命周期内对铁路运营的影响降到最低[4]。

1 工程概况

济南市开源路道路工程北起工业北路，南至涵源大街，全长约2.67 km，为济南东部南北向的次干道，自南向北串联高新区、盛福片区、新东站片区等。开源路的建设，将打通该片区铁路阻隔，优化城市干路网体系，拓展城市发展空间，有利于发挥新东站城市次中心作用。

2 建设条件

2.1 桥位处铁路现状及规划

济南市开源路跨越铁路桥位处铁路现状及道路规划如图1。

图1 开源路跨越铁路处平面

(1)胶济客专

交叉处位于章丘至济南东区间，道路中心线与铁路下行线夹角为80.62°，运营速度为200 km/h，双线，途经列车86.5对/d，按高速铁路管理。

(2) 胶济铁路

交叉处位于历城站内西咽喉，道路中心线与铁路中心线夹角为83.73°，正线速度为120 km/h，7股线路，途经列车72对/d，按普速铁路管理。

(3)轨道交通

在建轨道交通R2线为双线，以及姜家庄停车场两股出入场线。

(4) 规划黄台南路

黄台南路规划建筑红线宽50 m。

2.2 建设标准

(1)道路等级：城市次干路。

(2)设计速度：50 km/h。

(3)车道宽度：2×11 m。

(4)车道布置：双向六车道。

(5)设计荷载：主桥采用城-A级的1.3倍[4]。

(6)抗震设防烈度：7度(0.10g)。

3 总体方案

胶济客专按高速铁路管理，根据国家铁路集团有限公司和中国铁路济南局集团有限公司相关规定[5-6]，在无砟轨道区段的路基和有可能破坏地基加固效果的有砟轨道区段禁止框架顶进、管涵下穿。因此，只能选择上跨铁路方案，为减小对铁路运输的影响，应优先选择转体施工方案。

3.1 桥下净空

本项目位于铁路道岔区，接触网立柱不具备迁改的条件，故桥梁底面距离接触网立柱顶应大于5 m[7]，则梁底至轨顶净高H≥15.35 m=10.35 m(支柱高度)+5 m(安全距离)。

3.2 桥面布置

跨越胶济客专立交桥应设两道防撞墙(内侧SX级防撞墙、外侧SS级防撞墙)，两道护栏之间应设不小1.5 m的防撞缓冲带，并在最外侧设异物监测系统。本项目桥面两侧设置了3.5 m宽的非机动车道、人行道，该空间可以兼作防撞缓冲带。

4 桥梁设计方案

跨越铁路立交桥应满足铁路部门相关要求，桥墩承台外缘与铁路路基坡脚、接触网回流线应有一定的安全距离。因股道之间没有桥墩施工条件，需要桥梁跨度较大，转体T型刚构桥及转体连续梁桥难以满足本项目跨径要求[8]，因此，主要研究了3种转体斜拉桥方案：①转体双塔斜拉桥；②转体矮塔斜拉桥；③转体独塔斜拉桥。

4.1 转体双塔斜拉桥

双塔单索面斜拉桥跨径组合为(31+78+181+78+31) m，采用塔墩固结、塔梁分离的半漂浮结构体系[9]，在塔墩主梁下设置承载力为20MN的竖向支座，立面布置见图2。

图2 双塔斜拉桥方案(单位：m)

(1)主梁

主梁采用C55混凝土，横断面为等高鱼腹式箱梁，中央索梁锚固位置设两道直立腹板，梁高3.6 m，顶板宽37.2 m，底板宽12.5 m，两侧悬臂长5 m(如图3)。

图3 主梁横断面(单位：cm)

(2)桥塔

桥塔采用“人”形结构，为矩形空心截面，塔柱横向宽3.4 m，顺桥向在下塔墩至主梁桥面以上15 m位置处设置6～12 m的变化段，塔柱全高(梁顶面至塔顶)为50 m。斜拉索对称锚固于桥塔内混凝土齿块上，为了承受斜拉索巨大的拉力，塔柱斜拉索锚固区设计为预应力混凝土构件。

(3)斜拉索

斜拉索为双排扇形布置，每个桥塔布置19对拉索(共152根拉索)，桥塔上索距为2 m，主梁上索距为4 m，在桥塔内部张拉斜拉索。

(4)施工方案

①基坑开挖前施工防护桩防护铁路路基，然后依次施工基础、承台、转体系统(转体吨位260MN)、主墩。②爬模法施工主塔[10]，顺铁路方向满堂支架法施工主墩两侧各89 m主梁，转体段总长178 m。③施工转体段外侧防撞墙、异物监测基础、并安装防抛网。④利用铁路天窗点转体就位。⑤利用铁路天窗点施工合龙段。⑥施工桥梁铺装、附属设施。

4.2 转体矮塔斜拉桥

采用单索面矮塔斜拉桥[11]，跨径组合为(90+170+90) m，采用塔梁固结、塔墩分离的半漂浮结构体系[12]，主墩上需设置大吨位支座，单个支座吨位100MN，立面布置如图4。

图4 矮塔斜拉桥方案(单位：m)

(1)主梁

主梁为采用C55混凝土，主截面为变高度箱梁，中支点梁高为5.5 m，边支点梁高为3.3 m，顶板宽37.2 m，底板宽18.36 m，两侧悬臂长度为8 m(如图5)。

图5 主梁横断面(单位：cm)

(2)桥塔

该桥桥塔采用“一”形结构，为矩形实心截面，主塔横向宽2.5 m，顺桥向宽5 m，主塔高度(梁顶面至塔顶)为24.5 m。

(3)斜拉索

斜拉索为双排扇形布置，每个桥塔布置13对拉索(共52根拉索)，桥塔上索距为0.8 m，主梁上索距为4 m，在桥塔内部张拉斜拉索。

(4)施工方案

①基坑开挖前施工防护桩防护铁路路基，然后依次施工基础、承台、转体系统(转体吨位300MN)、主墩。②爬模法施工主塔，顺铁路方向满堂支架法施工主墩两侧各84 m，转体段总长168 m。③施工转体段外侧防撞墙、异物监测基础、并安装防抛网。④利用铁路天窗点转体就位。⑤利用铁路天窗点施工合龙段。⑥施工桥梁铺装、附属设施。

4.3 转体独塔斜拉桥

采用独塔单索面斜拉桥[13]，跨径组合为(33+98+151) m，为非对称独塔双索面斜拉桥[14]，采用墩、梁、塔固结的刚构体系[15]，立面布置如图6。

图6 独塔斜拉桥方案(单位：m)

(5)主梁

主梁采用C55混凝土，横断面为等高鱼腹式箱梁，中央索梁锚固位置设两道直立腹板，梁高为3.6 m，顶板宽37.2 m，底板宽12.5 m，两侧悬臂宽5 m(如图7)。

(6)桥塔

该桥桥塔采用“一”形结构，为矩形空心截面，塔柱横桥向宽度为3.4 m，顺桥向宽度为7 m。塔柱全高(梁顶面至塔顶)70.0 m。斜拉索对称锚固于桥塔内混凝土齿块上，为了承受斜拉索巨大的拉力，塔柱斜拉索锚固区设计为预应力混凝土构件[12]。

图7 主梁横断面(单位：cm)

(7)斜拉索

斜拉索为双排扇形布置，每个桥塔设置20对索(共80根索)，桥塔上索距为2 m，主梁上索距为4 m，在桥塔内部张拉斜拉索。

(8)施工方案

①基坑开挖前施工防护桩防护铁路路基，然后依次施工基础、承台、转体系统(转体吨位380 MN)、主墩。②爬模法施工主塔，顺铁路方向满堂支架法施工主墩两侧118.7 m(边跨)、141.8 m(中跨)主梁，转体段总长260.5 m。③施工转体段外侧防撞墙、异物监测基础、并安装防抛网。④由于主墩两侧转体段长度不相等，需在边跨侧配重[16]，满足要求后利用铁路天窗点转体就位。⑤利用铁路天窗点施工合龙段。⑥施工桥梁铺装、附属设施。

5 桥梁方案比选

3种转体斜拉桥方案的施工、运营、养护阶段的比选见表1。

表1 三种桥梁方案比较

经综合比较，(31+78+181+78+31) m双塔斜拉桥方案采用两侧对称平衡转体施工，虽经济性略差，但转体段长度小、转体吨位小；主墩支座吨位小，后续运营更换支座及斜拉索难度小，施工对铁路运营的影响小；截面高度相等，桥梁景观效果好，故推荐该方案。

6 结语

济南市开源路跨越胶济客专、胶济铁路，因铁路等级高、铁路股道多且位于胶济铁路历城站西咽喉区，桥梁跨度较大，常规的转体T型刚构、转体连续梁难以满足要求。因此，在方案研究阶段，提出双塔斜拉桥、矮塔斜拉桥、独塔斜拉桥3个转体斜拉桥方案，并对各个方案进行深入研究比选，最终选择了对铁路影响最小的双塔斜拉桥方案。该方案可降低桥梁施工、运营、养护对铁路的影响，确保铁路运输安全。