孟加拉国帕德玛大桥铁路连接线桥梁设计

王玉珏 苏永华

（1.中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031；2.中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京 100081）

孟加拉国基础建设十分落后，以前孟加拉南部21个区与首都达卡、孟东部和北部之间客货运因跨帕德玛河而靠摆渡完成。帕德玛大桥及其连接线建成的同时，也将打通该国南北铁路网。孟加拉国交通网实现南北陆路贯通后，中国经缅甸至孟加拉国的地面运输能力将大大提升，印度与孟加拉国的经贸往来也会更加紧密，孟加拉国、中国、印度、缅甸4国经济走廊的建设也将进入实质推动阶段，并将极大提高中国政府和中资企业在南亚国家交通基础设施建设方面的影响力，成为中国“一带一路”倡议的重要交通支点工程和连接中国及“泛亚铁路”的重要通道之一。

孟加拉国帕德玛大桥铁路连接线工程始于既有的达卡中心车站，经过马瓦、跨帕德玛大桥（在建）抵达邦嘎枢纽与西南部福里德布尔—邦嘎铁路相连，再经卡西亚尼枢纽与马杜克哈里—卡西亚尼铁路相连，最终到达杰索尔与西南部铁路干线网相连，新建铁路全长168.8 km，线路走向示意见图1。

该项目由澳大利亚雪山公司（SMEC）采用欧洲规范、孟加拉规范、印度规范、美国规范做了详细设计，依据合同中国在雪山公司详细设计的基础上做施工图设计。由于孟加拉铁道部委托做详细设计的澳大利亚雪山公司作为监理方及业主代表审查施工图设计，因此任何对原设计的改动，都须拿出计算数据及合理的解释来说服监理方同意。这使中国设计单位处于非常被动的局面，设计主导权比中国国内项目小。此外，孟加拉土地私有化，征地非常困难，方案在初期阶段应考虑周全，后期调整线路平面的可能性非常低。

本文阐述孟加拉国EPC项目的设计难点，介绍孟加拉国常用桥梁及墩台类型，对比中国、印度、孟加拉国三国规范中关于荷载计算的不同，可为后续做类似项目的同行提供参考。

图1 线路走向

1 技术标准

①设计速度：120 km/h；

②轨道形式：无砟轨道、有砟轨道；

③铁路轨距：1 676 mm；

④建筑限界：建筑限界按雇主需求执行；

⑤设计活载：孟加拉现有机车。

2 桥梁设计

2.1 荷载

由于活载采用孟加拉现有机车，而孟加拉现有机车多为印度进口，所以与活载相关的荷载采用印度规范设计。其余如基本风速、温度等采用孟加拉当地值。

1）冲击系数。印度规范中冲击系数不区分有砟轨道和无砟轨道，计算式为［1］

式中：μ为冲击系数；L为为构件计算跨径，计算纵梁时取1.5倍横梁间距，计算横梁时取2倍横梁间距。

以38 m跨度梁为例，TB 10002—2017《铁路桥涵设计规范》［2］计算有砟轨道冲击系数为1.177，印度规范计算值为1.332，印度规范计算值较中国规范大1.13倍。

2）牵引力、制动力。TB 10002—2017牵引力或制动力按计算长度内列车竖向静活载的10%计算，而印度规范依据车型不同，牵引力是固定值，制动力一般为中国规范的2.5倍左右。

3）离心力。TB 10002—2017与印度规范关于离心力的计算公式相同，计算结果一致。

4）摇摆力。印度规范规定摇摆力为5.88 kN/m，但是未找到加载长度。由于英国标准［3］、欧洲规范［4］等对摇摆力的规定均是100 kN，与中国规范一致。因此本次设计采用100 kN。

5）温度荷载。按孟加拉当地的温度荷载取值。

6）风荷载。基本风速采用孟加拉当地风速。但应注意，孟加拉规范［5］对基本风速的定义是选用不同地区平均离地面10 m、50年重现期，平均短时间间隔约3 s最大阵风风速换算而来。而TB 10002—2017对基本风速的定义是由一般平坦空旷地面、离地面20 m、100年重现期的10 min平均最大风速换算而来。2个规范之间应做时距及重现期的换算［6-9］。由于没有统计数据，只能参考部分文献做近似换算。

2.2 梁部

孟加拉当地桥梁设计水平远远落后于中国。由于孟加拉国石头匮乏，该国内桥梁结构主要以简支钢桁梁和简支钢板梁为主。以钢桁梁为例，采用中国早已淘汰的散拼式节点板，构件连接复杂，螺栓用量大，现场安装杆件多，整体性、美观性、经济性差。孟加拉帕德玛大桥铁路连接线的梁部均采用简支结构，主要分为以下3种类型。

1）由于帕德玛主桥的南、北引桥以及出城高架桥采用无砟轨道，所以设计采用34，38 m混凝土单线简支梁，在多线地段采用单线箱梁并置的方式处理。单线箱梁采用整体桥面，桥面宽8.45 m，箱梁宽4.8 m，顶板厚22.5 cm，底板厚25 cm，腹板厚35 cm。顶板钢束采用12⁃ϕ15.2、底板钢束采用15/19⁃ϕ15.2。节段预制拼装施工，采用干接缝。混凝土箱梁立面及断面见图2。

图2 混凝土箱梁立面及断面（单位：mm）

2）孟加拉国河流大多为游荡性河流，水流湍急、河身宽浅、汉道交织、浅滩密布、河床冲淤变化十分复杂，主流摆动不定。因此，跨越河流的桥梁采用多跨下承式简支钢桁梁，跨度100 m，串联顶推施工到位后再解除连接。主桁采用有竖杆三角桁式平行弦体系，节间长度10 m、桁高12 m、主桁中心距7 m。钢桁梁立面及断面见图3。

图3 钢桁梁立面及断面（单位：mm）

3）其余桥梁采用20，25，30，35 m下承式简支钢板梁，下承式简支钢板梁断面见图4。

原设计桥梁刚度较小，用中国规范检算，一般梁端转角、挠跨比等难以满足要求。需要补充轨道扣件检算或车桥耦合计算。

图4 钢板梁断面（单位：mm）

2.3 墩台

2.3.1 桥墩

中国铁路桥梁设计，墩、台及附属设施等均采用参考图的方式简化设计以减少工作量。国外监理方一般不接受以参考图的形式出图，墩、台等必须按工点出图，且每个墩台均要求出具详细的有限元计算报告。由于原雪山公司设计的墩、台分类非常细致，不同梁型对应不同形式的墩台形式；同一墩型，依据梁部跨度不同及墩高不同，取用不同的结构形式及配筋情况。导致墩台种类繁多，检算及制图工作量非常大。

1）高架桥。高架桥采用无砟轨道，桥墩应选用刚度较大的墩型。由于孟加拉帕德玛大桥采用矩形墩，为与主桥统一协调，高架桥桥墩也均采用矩形墩，并在正面开槽，墩角切角处理来提高景观效果。高架桥桥墩见图5。

图5 高架桥横桥向和顺桥向桥墩截面（单位：mm）

2）钢桁梁。钢桁梁桥有无砟桥面与有砟桥面2种，因此统一选用刚度大的墩型。由于钢桁梁均为跨河而设，为减小局部冲刷，采用圆端型桥墩，圆端型桥墩截面见图6。

3）钢板梁。帕德玛联络线原规划为双线，由于资金不足等原因，目前只按单线修建，新线预留，但在车站附近按双线新建。因此，在车站附近的钢板梁桥有双线桥，采用两片单线钢板梁并置的方式设置。由于钢板梁梁体较轻，因此采用双柱墩以节约工程量。双柱墩截面见图7。

图6 钢桁梁横桥向和顺桥向桥墩截面（单位：mm）

图7 钢板梁横桥向和顺桥向双柱墩截面（单位：mm）

2.3.2 桥台

与国内铁路桥台普遍采用空心桥台不同，孟加拉铁路桥梁习惯采用U型桥台。钢板梁桥台截面见图8。

图8 钢板梁横桥向和顺桥向桥台截面（单位：mm）

图9 北高架桥横桥向和顺桥向桥台截面示意（单位：mm）

帕德玛连接线北高架桥的桥台见图9。孟加拉国土地政策与中国不一样，孟加拉土地是私有制，所以在该国征地以及改移道路的难度非常大。该桥桥台位置占用道路，而道路无法改移，因此设计者巧妙的将桥台设计为类似于框架的形式，以供道路穿过。

3 结论

1）孟加拉当地列车均采用印度车辆。因此桥梁设计时，冲击系数、制动力、离心力、摇摆力等与活载相关的荷载均应按照印度规范计算。

2）印度规范计算的冲击系数比中国规范大1.1～1.3倍，且印度规范计算冲击系数不区分有砟还是无砟轨道；制动力印度规范计算值比中国规范大2.5倍左右；离心力计算公式基本相同；印度规范中摇摆力取5.88 kN/m，而中国规范取单个集中力。

3）基本风速的取值，离地高度、时距、重现期均不同，计算时应注意换算。由于孟加拉取的是3 s内的最大阵风风速，一般计算结果采用孟加拉规范计算比中国规范计算风荷载大的多。