铁路桥梁孔跨变更设计实例

【摘 要】 本文通过对一铁路桥梁由多孔连续梁变更为多孔简支梁的分析及设计过程，给出了此类型桥梁孔跨变更的设计思路，明确了此类型孔跨变更的经济及社会效益。

【关键词】 铁路桥梁 孔跨变更 社会效益

随着经济的发展与时代的进步，交通基础设施的建设越发体现出举足轻重的作用。铁路作为国家重要的基础设施、国民经济的命脉、交通运输体系的骨干在我国经济发展中发挥着不可替代的作用。然而随着近年来我国铁路交通体系的飞速发展，不可避免的带来了其与另一重要交通体系——公路的相互矛盾与制约。如何让两大交通体系和谐发展，相辅相成，尤其是在国家大交通部体制下，让“左膀”与“右臂”通力合作而不是左右互搏，成了有关部门亟需解决的问题。

本文就是通过铁路桥梁的孔跨变更解决公铁交叉矛盾的一个典型案例。

1 问题背景

新建巴新铁路与呼海通道K752+445处交叉。原设计巴新线跨呼海通道特大桥孔跨布置为12-32m预应力混凝土简支梁+（32+48+32）m预应力混凝土连续梁+4-32m预应力混凝土简支梁的形式，采用（32+48+32）m连续梁跨呼海通道，巴新线与呼海通道交角为88°，按预留6车道设计，路基全宽采用33.5m（见图6）。

但后来应交通主管部门的要求，为应对将来交通设施增容扩建的可能，为将来道路拓宽预留条件，跨呼海通道处铁路桥采用64m跨度桥梁跨越。中间分隔带可以设置桥墩，但必须保证墩中心在呼海通道分隔带中心即巴新线DK319+344.50处（分隔带宽2.0m）。

为解决以上问题，建设单位委托设计者对本孔跨变更问题开展设计。

2 方案研究

根据现场掌握的实际情况，本桥桥墩及基础已全部浇筑完成，梁部尚未架设。本着最大限度地减少废弃工程，节约工程投资的原则，设计者对变更方案进行了如下分析：

（1）采用64m连续梁跨越，梁高加大，在满足净空5.5m要求的前提下必将抬高线路纵断，此方案变动较大，增加投资较多，故不采用。

（2）采用两跨32m+32m简支梁跨越，中间道路分隔带设置桥墩。

结合现场实际情况，拟利用既有12号、15号桥墩，拆除13号、14号桥墩，新设12-1号、12-2号、12-3号桥墩形成四跨简支梁。

由于既有连续梁全长L=32.7+48+32.7=113.4m，故当采用（24-32-32-24）m简支梁形式代替（32-48-32）m连续梁形式时，简支梁全长为l=24.7+32.7+32.7+24.7=114.8米，两者差值L’=l-L =114.8-113.4=1.4m。由于桥墩已经浇筑完成，如果两边跨改成24m简支梁，则墩中心间距离小于24m标准梁跨，将使24m简支梁不能架设。

基于以上分析，两边跨不能都采用24m简支梁，故设置两个方案：

①方案一：采用（20+32+32+24）m预应力混凝土简支梁代替原来的（32+48+32）m预应力混凝土连续梁。此时简支梁全长为l=20.7+32.7+32.7+24.7=110.8米，两者差值L’=l-L=110.8-113.4 =-2.6m。为满足梁跨要求，在不考虑线路纵坡的影响下，对12-1号桥墩墩顶作加宽2.6m处理。12-2号桥墩中心里程为巴新线DK319+344.21，与隔离带中心里程DK319+344.50相差0.29m。考虑铁路桥墩的结构受力要求，12-2号墩桥采用顺铁路方向为1.55m宽的钢筋混凝土结构。桥墩部分超出隔离带范围，最宽处超出呼海通道行车道路缘带边缘0.07m。

②方案二：采用（20+32+32+20）m预应力混凝土简支梁代替原来的（32+48+32）m预应力混凝土连续梁。此时简支梁全长为l=20.7+ 32.7+32.7+20.7=106.8米，两者差值L’=l-L=106.8-113.4=-6.6m。为满足梁跨要求，在不考虑线路纵坡的影响下，对12-1号桥墩墩顶作加宽2.89m处理，对12-3号桥墩墩顶作加宽3.71m处理。12-2号桥墩中心里程为巴新线DK319+344.50，与与隔离带中心里程DK319+344.50完全吻合。桥墩在采用1.55m墩宽（为何采用此值下文有说明）的情况下完全位于隔离带范围内，墩边缘距离呼海通道行车道路缘带的最近距离为0.20m。

两个方案的优缺点：

方案一：12-2号桥墩侵占呼海通道行车道左侧路缘带7cm，考虑测量误差此值可能更大，不满足公路部门的要求。该方案仅需对12-1号墩进行加宽处理。

方案二：12-2号桥墩完全位于隔离带范围内，但需要对12-1号、12-3号两个桥墩进行加宽处理。此方案比方案一少一个标准孔跨形式（24m跨度标准梁）。

经过论证比较及征求建设单位意见决定采用方案二。

3 设计过程

经过以上分析过程最终确定了孔跨布置方案，即采用（20+32+ 32+20）m预应力混凝土简支梁代替原来的（32+48+32）m预应力混凝土连续梁。明确了设计方向，即利用既有12号、15号桥墩，新设12-1号、12-2号、12-3号桥墩，拆除13号、14号桥墩承台以上部分。

对于利用既有12号墩、15号墩改造为（20+32）m不等跨墩后，下部结构受力满足要求。仅需对该桥墩顶帽进行处理，由于20m简支梁比32m简支梁梁高矮0.7m，故需要对12号、15号桥墩顶帽20m跨侧进行加高0.7m处理（见图1）。

对于新建的12-1号、12-3号两座桥墩，为满足梁跨要求，在考虑线路纵坡影响后，对12-1号桥墩墩顶作加宽2.76m处理，对12-3号桥墩墩顶作加宽3.59m处理。墩顶以上加宽部分结构如同单线T形桥台的形式，对于这种形式的桥墩称之为台式墩（见图4）。

12-2号墩由于受绿化带宽度限制，考虑防撞岛及波形护栏的宽度后，同时考虑本线其他工点采用了1.55m宽的非标准圆端形桥墩，有现成的模板可以利用，决定采用纵宽1.55m的钢筋混凝土圆端形桥墩。墩身、顶帽托盘及承台基础横向与线路法向夹角设置为2°，平行于呼海通道。支撑垫石长边方向平行于线路方向，短边方向平行于呼海通道（见图3）。

经检算，12号、15号、12-1号、12-2号及12-3号五个墩均满足受力及构造要求。

12-2号墩中心里程为巴新线K319+344.50，与隔离带中心里程K319+344.50重合，桥墩完全位于隔离带范围内，墩边缘距离两侧呼海通道行车道路缘带的最近距离均为0.225m。12-1号、12-3号桥墩承台及墩内侧距公路边坡坡脚和路肩外缘的距离，满足今后该路段加宽至8车道的净宽要求。铁路桥简支梁梁底距离公路路面的最近距离为6.1m，满足净高5.5m的要求。

为保护12-2号桥墩在呼海通道绿化带中间设置防撞岛（见图4），防撞岛轴线与桥墩中心线重合。防撞岛两侧设置波形护栏，图6中波形护栏未示。

下面为孔跨变更前后的对照图（图5）。

4 结论分析

通过以上的分析及设计过程，可以得到以下结论：

（1）本例对于此类铁路桥梁孔跨变更问题给出了很好的参照。

（2）本例采用了多种形式的非标准结构，尤其是采用了台式墩的形式，对于非标准跨度桥孔使用标准跨度梁给出了一种解决方法，免去了使用非标梁的问题。

（3）采用此种设计的铁路桥梁孔跨变更，简支梁采用外购或现场预制，最大限度地利用已实施工程，减少废弃工程，节约工程造价，缩短施工周期，是一种经济有效的变更设计方法，能够带来巨大的社会效益和经济效益。