海洋环境下不同墩高铁路梁式桥桥型方案研究

2023-04-11刘金进中铁大桥勘测设计院集团有限公司华东分公司江苏南京210000

中国房地产业 2023年6期

文／刘金进中铁大桥勘测设计院集团有限公司华东分公司江苏南京 210000

引言：

对铁路桥梁来说，简支梁是一种最常用的桥梁结构体系。简支梁静定结构的特点决定了它结构简单，支座不均匀沉降、收缩徐变等因素均不会引起内力的变化，也不会产生预应力引起的次内力。但对于墩高变化较大的梁式桥，高墩区若采用简支梁的方案，为满足轨道交通刚度的要求，将会呈现出基础规模较大、造价较高的特点。因而有必要对比分析连续梁方案、连续刚构桥方案，力求通过整联刚度减少基础规模降低工程造价。为了确定合理的桥型方案，下面的比选均是以某跨海大桥为例，桥梁跨度均为60m，墩高为10m～52m 不等。

1.简支梁方案

简支梁方案是轨道交通常用的结构体系，梁一端固结，另一端简支。箱梁采用梁场预制，现场浮吊架设的施工方法。海洋环境下，特别是深水区桥梁，具有水深，覆盖层较厚的特点，根据覆盖层厚度变化基础可采用钻孔桩基础或钢管打入桩基础，承台、墩身均采用现浇工法。

1.1 上部结构设计

为确定合理梁高，对60m 跨预应力混凝土简支箱梁的梁高进行比较分析。梁高依次为3.5m、4.0m、4.5m，相关计算结果见表1。

表1 60m 跨简支梁梁高比选表

由上表可知，当梁高取值为3.5m 时，梁端转角及工后竖向残余变形均难以满足规范要求；梁高4.0m 及4.5m各项计算指标均能满足计算要求，从经济性考虑，60m跨预应力混凝土简支箱梁的梁高推荐采用4.0m。

1.2 下部结构设计

在满足结构静力、动力计算，无缝线路梁-轨共同作用计算，墩顶位移计算的前提下，根据墩高不同，基础结构布置有所变化。此外，根据不同位置处覆盖层起伏变化情况，确定不同墩高下部结构桥墩尺寸，承台尺寸及基础规模。基础形式如表2所示。

表2 简支梁方案下部结构统计表

由上表可知，根据覆盖层厚度变化，除局部位置采用钻孔桩基础外，其余均采用打入桩基础；随着墩高的增加，墩柱、承台尺寸以及桩基规模均呈现增加的趋势，增长率较大。

2.连续梁方案

60m 跨梁型除可以考虑简支梁方案外，还可考虑连

续梁的方案，结合轨道交通温度联长不大于200m 可不设轨温调节器的特点，连续梁可采用3×60m 跨的方案。如考虑单固定支座，固定墩基础规模相对较大，可考虑双固定支座。箱梁采用梁场预制，浮吊至桥位处架设，现场浇筑墩顶湿接头，完成由简支到连续体系转换的施工工法。南北岸深水区根据不同的覆盖层厚度，基础可采用钻孔桩及钢管打入桩，承台、墩身均采用现浇工法。

图2 60m 跨连续梁总体布置图

2.1 上部结构设计

为确定合理梁高，对3×60m 跨预应力混凝土连续箱梁的梁高进行比较分析。梁高依次为3.2m、3.6m、4.0m，相关计算结果见表3。

表3 60m 跨连续梁梁梁高比选表

从结构受力、经济性及梁端转角限值角度进行综合比较，3x60m预应力混凝土连续箱梁的梁高推荐采用3.6m。

2.2 下部结构设计

3x60m 连续梁下部结构墩高10.0m～52.0m，在满足结构静力、动力计算，无缝线路梁-轨共同作用计算，墩顶位移计算的前提下，根据墩高不同，基础结构布置有所变化。此外，根据不同位置处覆盖层起伏变化情况，确定不同墩高下部结构桥墩尺寸，承台尺寸及基础规模。基础形式如表4所示。

表4 60m 跨连续梁方案下部结构统计表

由上表可知，根据覆盖层厚度变化，除局部位置采用钻孔桩基础外，其余均采用打入桩基础；随着墩高的增加，墩柱、承台尺寸以及桩基规模均呈现增加的趋势，增长率相对较大。

3.连续刚构方案

连续刚构桥方案整体抗推刚度大，相比于60m 简支梁方案、3x60m 连续梁方案，可大大减少基础规模，降低工程投资。箱梁采用梁场预制，现场浮吊架设的施工方法，架设完成后，浇筑墩顶湿接段，完成简支到固结体系的转换。南北岸深水区根据不同的覆盖层厚度，基础可采用钻孔桩及钢管打入桩，承台、墩身均采用现浇的工法。