高速公路上跨城际铁路桥梁设计

陈海龙

随着我国经济的持续稳定增长，城市化进程加快，交通运输行业也有了良好的发展机遇。城际铁路作为主要的交通要道，在促进整个城市发展中发挥了重要作用。近年来，城际铁路桥梁设计成为城市发展规划中的重要项目。本文就高速公路上跨城际铁路桥梁设计展开论述，介绍项目概况，并从荷载设计、梁部设计、下部结构设计等多方面进行具体设计，阐述施工要点，进一步提高设计质量。

高速公路与铁路是重要的交通要道，随着运输规模的不断扩大，相关部门对道路运输提出了更高的要求，主张实现公路与铁路的有效衔接，最为常用的方法为搭建桥梁，为了保证车辆顺利通行，要根据实际情况设计桥梁，包括荷载设计、梁部设计、下部结构设计等多个重要内容，在施工过程中要严格按照设计要求进行，并做好施工现场管理，加快施工进度。

一、工程概况

某高速公路跨城际建铁路桥梁，公路与铁路的夹角为118°，铁路之间的距离为5m，设计过程中还要严格按照铁路设计的相关标准，明确铁路运输工具的运输速度，本次设计中将速度设计为250km/h。接下来阐述所有设计桥梁的结构特征与实际建设条件。本次选取地段桥梁类型为普通简支桥梁，上下结构存在明显差异，由于桥梁结构与普通道路不同，为了符合桥梁的外部特征，原有设计中桥梁上部结构所应用的梁为箱形的，下部则为花瓶薄壁墩，桩基础为群桩。从建设情况来看，该桥梁桥墩台建设以及其他基础项目均已完成，梁也已经架设完毕。

接下来分析公路桥与梁的建设情况，该公路桥连接箱梁材质为混凝土，且该混凝土区别于普通混凝土，为预应力混凝土。从桥孔来看，孔为斜交式，跨度为（46+56+46）m，该桥桥墩为常用的双圆柱形，且为灌注桩基础。从梁建设情况来看，为了提高梁部承载力，梁采用现浇方式，在实际施工过程中还要进一步加强对梁结构的保护，利用钢管柱搭建防护棚。在实际建设过程中，要合理控制建设时间，一般情况下施工单位要与铁路局取得联系，施工时间与铁路开通时间错开，尽量在铁路开通前完成施工。

二、高速公路上跨城际铁路桥梁具体设计

1.荷载设计

首先要明确整个桥梁结构自身的负重，该桥梁自重系数为1.05，主要包括两个部分，即桥梁本身重量以及二期恒重承载力。二期恒重承载力主要包括三个部分，即桥面铺装材料与周边的防护结构和防落网。桥面铺装材料主要有两层，一个是底部的混凝土层，该层厚度为80mm，一个为表面的沥青混凝土层，厚度为100mm。荷载设计过程中，还要考虑预加力的影响，预加力并不是一成不变的数值，预加力设计要考虑四个因素的影响，第一，混凝土自身性质的影响，由于混凝土材料有一定的收缩性，一般情况下混凝土材料收缩徐变会维持十年左右，为了保持混凝土材料性质稳定，还要保持周围环境的温湿度，常温状态下混凝土材料在环境湿度为80%的情况下性质比较稳定。从该材质的抗压情况来看，一般情况下28d 抗压强度为50MPa。第二，沉降作用的影响，沉降也是荷载设计过程中需要重点考虑的问题，一般情况下最大值不超过5mm，一旦超过这个值，整个桥梁结构稳定性将会受到影响，承载力也会变弱。第三，外力作用影响，跨城际铁路桥梁的主要作用运用为方便交通，主要的运输工具为汽车，因此在设计过程中要考虑汽车的影响，汽车荷载有专门的计算公式，在一级公路上荷载系数为1.3，设计的桥梁为双向桥梁，其车道应为双向4 车道。最后，要考虑温度的影响，温度变化值一般在25°左右，升温降温幅度相同。

2.梁部设计

梁部设计要遵循铁路管理的相关设计标准，在结构设计方面，首选整体箱梁。为了提升梁部承载力，在设计过程中应用单箱双室等截面连续梁，该梁连接性比较高，不容易变形，在材料选择过程中，要严格控制其规格，就拿厚度来说，底板跟顶板厚度要有区别，一般情况下，底板厚度要低于顶板厚度，分别为250mm、280mm，此外，还要适当增加腹板厚度，控制在500mm。箱梁的长宽也要符合实际要求，顶要比底部宽，分别为14260mm、9270mm。此外，还要设计预应力，腹板束与顶底板束型号不同，前者为15.24-17 的钢绞线，后者为15.24-15的钢绞线，钢绞线内径相同，均为90mm，材质均为金属材料，同为波纹管。此外，还要设计钢绞线锚下预应力，一般控制在1396MPa。为了进一步提高梁的设计合理性，还要对其结构进行相关计算，用到的软件为桥梁博士，建立相应的模型，设计过程中建立三个模型，单元有156 个，节点为157 个，根据实际施工条件分析梁结构。

3.下部结构设计

下部结构设计也是高速公路上跨城际铁路桥梁设计的一个重要部分，在实际设计过程中，要着重这个部分的设计。首先，要合理设计跨铁路桥墩，一般情况下桥墩与普通桥梁相同，均为双圆柱式墩，桩基础也为单排灌注桩，而且还要选择墩柱与桩规格，两者直径分别为1.8m、2m。对于下坡端的桥墩，与梁要有一定衔接，一般采用固结，墩高为13.2m。借助软件科学计算其最大或者最小轴力，用到的软件为“桥梁通”，计算后与相关设计标准值进行对比，看其是否符合施工规范。

4.防护棚设计

防护棚主要对整个桥梁结构起保护作用，铁路梁架设完成后才能进行公路桥施工，在此过程中要注重对整个桥梁结构的保护，这时候就需要安装防护棚，能够进一步降低桥梁被破坏的几率。建立的防护棚要有一定的支撑力，为了保持其结构稳定，使用的材料为钢管柱，将其建成贝雷梁形式，型号为单层单排不加强型，其跨度也比较大，本次设计的跨度为12000mm。此外，钢管柱的规格也有严格标准，直径与壁厚分别为630mm、10mm。且钢管柱要有一定的压应力，一般为79.14MPa，其抗压强度设计为204MPa，外径与厚度比值为43.1，经测试，其稳定性良好。

5.城际铁路设计

（1）界线设计

一般情况下，高速铁路净高有严格限制，本次设计高速铁路净高为7.25m，满足实际设计条件，且铁路接触网与外围1m 内无接触物，也满足相关的设计要求。

（2）防撞墙、落物等监测设计

防撞墙设计过程中要遵循相应的设计规范，形式为双SS 级，高度为1100mm，且外围安装护栏，其宽度为500mm，两层护栏之间有一定间隔，距离为1000mm。为了进一步提高防护水平，在外围护栏顶部还要增设防护网，其高度为1400mm，全体防落设施高度为2500mm。相关设计中明确规定，防护网的网眼不能大于25mm2，避免高空物体坠落。此外，还要完善监控系统设计，实施全天自动化监测，可在墙外安装异物监测系统，根据防护网与墙体高度选择监控设备的安装位置。

（3）隔离设计

在施工过程中，如果未进行隔离设计容易有安全隐患，特别是高空坠物，在实际设计过程中要完善隔离设计，着重优化中央隔离带设计，可在铁路桥孔中央分割带实施封闭设计，两个桥体治疗可用混凝土材质制成的盖板将孔堵住。

三、高速公路上跨城际铁路桥梁施工要点

1.钻机位置安排

施工过程中，钻机是常用设备，但是如果钻机位置不当容易产生安全隐患，一般情况下，要将其置于远离铁路的地方，极大程度上减少安全隐患。

2.检查钢筋笼吊装

钢筋笼吊装过程中，要做好监督检查工作，其吊装段长度取决于钻机与铁路的位置关系，要根据工程的实际情况设计，控制吊装段长度，能够极大程度上减少施工过程中的安全隐患，为施工人员提供安全的施工环境。

3.提高接缝施工质量

接缝是施工的一个关键环节，特别是在湿接缝过程中，要格外注重防护工作，避免接缝过程中接缝材料掉落，进而影响整个铁路运营。

4.人工与机械施工相配合

仅凭人工或者机械的方式是无法从根本上提高施工效率的，在实际施工过程中，要注重人工与机械施工相配合。如系梁开挖要按照自上到下的顺序，机械挖掘配合人工操作，提高挖掘效率。如在基坑回填过程中，要先作用机械填充，后人工夯实，确保填充质量。

四、结语

近年来，随着运输行业的不断发展，铁路运营模式也发生了根本性变化。近年来，高速公路上跨城际铁路桥梁建设成为道路设计的主要内容，在实际设计过程中，要着重分析建设条件，了解工程概况的基础上完善各项设计，包括荷载设计、梁部设计、下部结构设计等，同时还要严格按照设计规范，减少施工过程中的安全隐患。