昆明枢纽普照村特大桥异性连续梁设计

刘发明，谢 华(中国中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031)

昆明枢纽普照村特大桥异性连续梁设计

刘发明，谢 华
(中国中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031)

随着我国经济的快速发展，为适应各大铁路枢纽客货运输增长的需要，在铁路枢纽扩能改造工程中，受种种因素制约，常常出现铁路与铁路或铁路与公路等建筑物小角度立体交叉的情况。为了满足小角度跨越的净高及净宽要求，采用一种新型铁路异型连续梁来解决此类问题，既能最大限度地节省投资，实现小角度立体交叉的功能，也能起到较好的景观效果。昆明枢纽的昆明东疏解南昆上行线为跨越既有南昆线而设的异型连续梁，是国内首次采用的一种新型铁路连续梁桥，较好地解决了小角度立体交叉的问题，对今后此类设计有一定的参考价值。

铁路；交叉；小角度；异型连续梁

1 概况

1.1 工程概况

昆明铁路枢纽扩能改造工程的普照村南昆客车上行线特大桥位于昆明客站与昆明东站之间，靠近昆明东站，桥址区属昆明盆地边缘与云贵高原丘陵地貌交接地带，地形较平缓，地面高程为1 904～1 925 m，自然横坡小于10°。桥址位于昆明市经济技术开发区，各种铁路设施、道路和房屋建筑密集。本桥数次跨越昆明枢纽内的多条铁路线及地方道路，交通方便。

1.2 桥跨方案拟定

普照村南昆客车上行线特大桥为昆明东疏解南昆上行线跨越昆石高速公路、石安一级公路、低等级地方道路、既有南昆线、贵昆公路、贵昆货车上行线与下行线而设的一座特大桥，桥梁中心里程为YD1K793+174，孔跨式样为2×32 m预应力混凝土简支T梁+(48+80+48) m预应力混凝土连续梁+3×24 m预应力混凝土简支T梁+13×32 m预应力混凝土简支T梁+1×24 m预应力混凝土简支T梁+(16+4×16.5+16) m钢筋混凝土异型连续梁+13×32 m预应力混凝土简支T梁+(6.75+2×12.25+6.75) 钢筋混凝土框架+1×24 m预应力混凝土简支T梁+(2×9.3 m) 钢筋混凝土框架+1×32 m预应力混凝土简支T梁，桥梁全长1 468.10 m。

本桥2～5号墩段采用(48+80+48) m连续梁跨越昆石高速公路，8～9号墩间采用32 m简支梁跨越石安一级公路，17～18号墩间采用32 m简支梁跨越地方道路，22～28号墩段采用(16+4×16.5+16) m钢筋混凝土异型连续梁跨越既有南昆线，41～42号墩间采用6.75 m+2×12.25 m+6.75 m钢筋混凝土框架桥跨越贵昆公路，43～44号墩间采用2×9.3 m钢筋混凝土框架桥跨越贵昆货车上行线与下行线。

由于桥下净空较小，为保证既有线运营安全，钢筋混凝土异形连续梁施工期间采用便线过渡，梁体采用满堂支架现浇施工。

2 钢筋混凝土异型连续梁设计

2.1 立交方式

由于本桥22～28号墩范围为昆明东疏解南昆上行线小角度跨越既有南昆线，上下两条铁路线立体交叉角度约为11°，上下两条铁路线轨面至轨面高差约为11 m。若以部颁标准，跨度简支梁配合门式墩跨越，或小跨度连续梁配合门式墩跨越，或大跨度连续梁一次跨越，均不能满足结构净高要求，需要抬高线路标高，引起跨越工程规模加大、投资增加。

根据本桥受桥下净高和立体交叉角度控制的实际情况，而且桥梁又位于城市边，经美观与经济比选后，选用一联(16+4×16.5+16) m的钢筋混凝土异型连续梁跨越既有南昆线，实现了受净高控制下的小角度立体交叉跨越功能。本设计结构简洁，施工方便，安全度高(图1)。

由于科学课的生活化、实践化等特点，小学生对于科学的学习兴趣要远远高于数学、英语等学科，因此小学科学教学的效率相对也更容易把控。如果教师能够做到上文中所涉及的“创设有效的教学情境，设计有效的提问，组织有效的合作，开展有效的练习”，那么科学课的教学效率自然会最大化。但是与此同时，教师也需要注意，切勿为了追求提高教学效率而忽略了学生科学素养的培养，只有在提高教学效率的同时，兼顾学生的科学素养培养，才能真正实现科学教学的最终目的。

图1 异型连续梁效果图

2.2 构造

在结构设计中，比较了将连续梁墩柱与横梁固结和在连续梁横梁与墩柱连接处设置支座的多种结构组合。若将连续梁墩柱与横梁固结，可有效地改善结构内力，减小纵横梁中跨弯矩，但会增加温度及混凝土收缩徐变产生的结构内力；若在墩柱与横梁连接处设置支座，则可减小温度及混凝土收缩徐变产生的结构内力，但会增加纵横梁中跨弯矩。经计算比较，若采用全部横梁与墩柱固结或在全部横梁与墩柱连接处设置支座，结构受力均不理想。因此，通过调整结构组合，结合本桥地质条件，经计算分析比较后，将连续梁中部的3个桥墩的墩柱与横梁固结，其余墩柱设置支座，基础采用小直径钻孔桩，可有效地降低结构刚度，减小地震、温度及混凝土收缩徐变对结构内力的影响。

本设计采用纵梁和通过纵梁横向伸出的支承悬臂梁与墩柱固结或简支的方式实现立体交叉功能。其特征是：纵梁与横梁固结，部分横梁再与墩柱固结，利用横向悬臂梁支承纵梁，转移了支承位置，从而取消了横梁及支座组合高度需要的空间，降低了跨越所需的桥梁结构高度(图2)。

图2 异型连续梁构造

纵梁采用单箱单室等截面箱梁，横梁采用矩形实体截面。

纵梁尺寸：梁高为2.0 m，箱梁顶板宽为4.9 m，箱宽为3.0 m，顶板厚为25 cm，腹板厚为50 cm，底板厚为25 cm。

横梁尺寸：梁高为2 m，梁宽为2.5 m。

异形连续梁桥中部24～26号3个桥墩的横梁与墩柱固接，23、27号桥墩横梁与22、28号桥墩处梁端设置支座。

3 结构计算

3.1 设计标准

单线铁路，有砟轨道，中-活载，设计时速目标值为120 km/h。

3.2 主要材料

纵梁梁体、横梁梁体、墩梁固结墩柱采用C40钢筋混凝土，设置支座墩柱、承台、桩基采用C30钢筋混凝土。

3.3 计算模型

采用Midas/Civil2006梁单元建立整体模型，桩基础采用数值桩，计算模型见图3。

图3 计算模型

3.4 主要计算结果

整桥横向一阶自振周期为0.716 s。

主力作用下纵梁钢筋最大拉应力为178.81 MPa，钢筋最大压应力为49.79 MPa，混凝土最大压应力为5.57 MPa，裂缝最大宽度为0.11 mm，满足规范要求。

主力加附加力作用下纵梁钢筋最大拉应力为197.6 MPa，钢筋最大压应力为56.29 MPa，混凝土最大压应力为6.16 MPa，裂缝最大宽度为0.14 mm，满足规范要求。

主力作用下横梁钢筋最大拉应力为178.96 MPa，钢筋最大压应力为71.88 MPa，混凝土最大压应力为7.74 MPa，裂缝最大宽度为0.14 mm，满足规范要求。

主力加附加力作用下横梁钢筋最大拉应力为213.98 MPa，钢筋最大压应力为85.95 MPa，混凝土最大压应力为9.22 MPa，裂缝最大宽度为0.17 mm，满足规范要求。

工后徐变后纵梁中跨跨中竖向位移值为9.3 mm，工后徐变后纵梁边跨跨中竖向位移值为11.7 mm，均小于徐变容许值20 mm；列车活载作用下纵梁中跨跨中与边跨跨中最大竖向位移值为2.5 mm，挠跨比为1/6600。

工后徐变纵梁梁端转角为1.3×10-3rad，活载纵梁梁端转角为3.8×10-4rad。

4 结论

昆明枢纽扩能改造工程昆明东疏解南昆上行线为跨越既有南昆线而设的六孔一联小跨度钢筋混凝土异型连续梁，是一种新型铁路连续梁桥。本设计充分考虑了桥址位于城市附近的美观需求，合理地解决了由于多种因素控制需要小角度立体交叉、桥下净高极其控制等一系列问题，施工方便，投资省，且美观与经济性好。避免了由于立体交叉需要而设置较大跨度的桥梁结构或抬高线路标高采用门式墩跨越而引起线路平面和标高进行较大改动，出现较多既有设备改建或废弃、征地拆迁大幅度增加的情况，对今后此类设计有一定的参考价值。

[1] 中铁二院工程集团有限责任公司.普照村南昆上行线特大桥设计图[R].

[2] TB 10002.1-2005 铁路桥涵设计基本规范[S].

[3] TB 10002.3-2005 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].

刘发明(1964～)，男，大学，高级工程师。

U442.5+3

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[定稿日期]2016-07-04