武广铁路客运专线四院范围桥梁总体设计
武广铁路客运专线四院范围桥梁总体设计
徐勇;金福海;杨福泰;蔡少明
【摘 要】武广铁路客运专线经湖北、湖南、广东三省,全长1 068.6 km,设计速度350 km/h,全线采用无砟轨道,技术标准高,地形、地质条件复杂,跨越江河道路众多,桥粱占线路长度49.6%,大跨度桥梁多.桥梁下部结构投资占桥梁总投资的一半左右,下部结构系统研究对桥梁工程的经济性意义重大.介绍武广铁路客运专线桥梁设计的基本情况、桥式方案、墩台、基础、支座、大跨度桥梁、科研情况.
【期刊名称】《铁道标准设计》
【年(卷),期】2010(000)001
【总页数】6页(P94-99)
【关键词】武广铁路客运专线;桥梁设计;投资;大跨度桥梁;研究
【作 者】徐勇;金福海;杨福泰;蔡少明
【作者单位】中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉430063;中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉430063;中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉430063;中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉430063
【正文语种】中 文
【中图分类】U238;U442.5
1 基本概况
武广铁路客运专线是我国铁路“四纵四横”快速客运专网的重要组成部分,位于湖北、湖南、广东三省境内。起自武汉站北侧,向南经湖北省咸宁,湖南省岳阳、长沙、湘潭、株洲、衡阳、郴州,广东省韶关、清远、佛山,终于新广州站南端,全长1 068.6 km。全线分武汉天兴洲公铁两用长江大桥、乌龙泉至花都段、新广州站3个项目。
地形地貌：线路自江汉平原,穿越湘鄂交界附近的五尖大山后进入洞庭湖盆地,之后线路行经于长沙、株洲、衡阳三大红层盆地,进入湘南中高丘陵区,线路过郴州后行经于五盖山与骑田岭夹持地带越南岭山脉,于武水东穿越南岭瑶山后进入韶关断陷盆地。其中湘粤交界的南岭瑶
山地区,山峦巍峨,河谷深切,地形险峻,是全线地形、地质最复杂地段。
河流水系：本线主要穿越长江水系和珠江水系。穿越长江水系时,湖北境内主要与淦河、陆水、新店河等相关,湖南境内主要与湘江干流及其支流新墙河、汨罗江、白沙河、捞刀河、浏阳河、耒水等相关。穿越珠江水系时,主要与北江干流及其支流武水、连江等相关。
沿线地质：武广铁路客运专线耒阳以北,以软质岩及黏性土为主,岩(土)质软弱,水理性差,边坡稳定性差；谷地区表层普遍发育软土、松软土；乌龙泉至临湘、芦狄塘及中路铺发育岩溶；岳阳至汩罗地震动加速度为0.1g,部分冲积阶地区分布有液化土地基；耒阳以南为中高丘陵及中低山区,多发育V形谷地,路基易受山洪冲刷,岩层以二迭、石炭、泥盆系地层为主,边坡多由软硬岩互层(夹层)构成,岩层风化不均；灰岩地区大多被厚层状灰岩残积层棕红、褐黄黏性土覆盖,三迭系上统、二迭系龙潭组上段及石炭系测水段地层中夹煤层或厚层状炭质页岩,该段岩溶及危岩、崩塌等不良地质发育。
桥梁概况分述如下(表1)。
(1)武汉站(含)～乌龙泉东(不含),正线全长46.811正线km。全线大中小桥17座,桥长38.447 km,
涵洞23座,公跨铁5座,桥梁占线路82.17%。本段共计32 km线路范围岩溶发育或较为发育,位于岩溶区的桥梁有11座左右。本段范围内桥梁均位于Ⅵ度地震区,最长桥梁为五一水库特大桥,桥长6 458.64 m。
(2)乌龙泉东(含)至韶关站(含),正线全长715.244正线km。穿越湖北、湖南、广东三省。全线大中小桥558座,桥长322.479 km,涵洞708座,公跨铁112座,桥梁占线路45.09%。本段工程地质复杂,不良地质及特殊地质主要有：采空区、岩溶、岩堆、滑坡、危岩落石、软土等,共计342.5 km的范围岩溶发育或较为发育,位于岩溶区的桥梁有230座左右。66 km线路位于Ⅶ度地震区,有桥梁48座。本段最长桥梁为赤壁特大桥,桥长9 522.03 m。大禾特大桥墩高42 m，为本段最大墩高。
(3)花都(含)至新广州站(不含),正线全长43.219正线km。全线大中桥7座,桥长38.109 km,涵洞11座,公跨铁6座,桥梁占线路88.18%。共计27 km的范围岩溶极发育或较为发育,位于岩溶区的桥梁有5座。32 km线路位于Ⅶ度地震区,有桥梁3座。本段最长桥梁为流溪河特大桥,桥长13 430.93 m。跨环城高速特大桥墩高27 m为本段最大墩高。
表1 桥长分布桥长类别第一段第二段第四段汇总桥全长/m座数桥全长/m座数桥全长/m座数桥
全长/m座数中桥44 417955 8185008000 2186大桥935 95478093 4297340 56179369 91302特大桥37467 3612236429 8217637768 396311665 57194汇总38447 7117322479 0355838108 957399035 69582桥梁比例/%82 1745 0988 1849 55
2 主要技术标准
(1)采用洪水频率：桥梁1/100,涵洞1/100；
(2)设计荷载：ZK标准荷载图式；
(3)速度目标值：350 km/h；
(4)东平水道以北采用无砟轨道,东平水道以南采用有砟轨道；
(5)涵洞顶至轨底的填方高度H≥1.5 m；
(6)桥台尾至涵洞及两涵间距离不应小于30 m,路堤段两桥台台尾间距离不宜小于150 m。
3 桥式方案
3.1 桥式方案设计原则
武广铁路客运专线全线采用无砟轨道,技术标准高,列车运营速度快,由轨道不平顺引起的轮轨动力响应及其对行车安全性、平稳性和乘车舒适性的影响均随行车速度的提高而显著增大,因此要求高速铁路的线路必须具有高平顺性、高稳定性和高可靠性等特点,桥梁作为轨道的下部结构,主要功能是为高速列车提供平顺、稳定的桥上线路,确保运营安全和乘坐舒适,并尽量减少运营期间的维修工作量。
桥式方案主要有两方面内容：一是桥梁设置的范围即桥长,二是桥梁的孔跨布置。设计原则分述如下：
(1)沉降不易控制的区段设桥通过,由路基专业提出。
路基工后沉降包含路基填方本体的沉降和地基沉降。研究表明,路基填方本体压实度达到规定要求,其后期沉降很小,地基沉降则主要受填土荷载大小及地基岩土性质控制,对于武广铁路客运专线,软土地区、浅表层岩溶发育区,如填土高度超过6.0 m,一般以桥通过。
(2)桥路相接处,为减少过渡段,桥台伸入路堑。
路基填土相对桥梁结构具有可压缩性,提供的竖向刚度比桥梁弱,为适应高速铁路对线路高平顺性的要求,桥路之间、路堤与路堑之间需设过渡段,当桥梁台尾与路堑相隔很近、路堤长度很短时,将桥台台尾伸入路堑,只设桥梁、路堑过渡段,减少堑堤之间过渡段。
(3)桥路比较综合考虑施工工期、路基工程后期养护维修、土地资源占用、环境保护等因素。当线路通过高效经济作物区或城市、城市近郊时,当路基填料缺乏需大量取土或远运时,从节约土地、保护环境出发,降低路堤高度限制,改以桥梁代替。
(4)桥梁跨越公路、通航河流时,桥式方案要满足相关交通规划和防洪评价的要求。
天兴洲大桥
(5)常用桥跨以32 m简支箱梁为主,24 m简支箱梁调整跨度用,跨路、跨河桥梁如32 m简支箱梁不适应时,尽量采用标准跨度的连续梁,如(32+48+32)m、(40+56+40)m、(40+64+40)m、(48+80+48)m、(60+100+60)m连续梁；
经济分析表明：在桩基础条件下以跨度32 m简支箱梁为最经济的梁型,预制架设为最经济的施工方法。在地质条件较好或采用明挖基础情况下,24 m简支梁要比32 m简支梁略显经济,考虑架设工期、车桥耦合振动等因素,仍应首推32 m双线整孔简支桥式。常用跨度桥梁的动力
响应分析表明,简支梁能达到甚至超过连续梁的动力性能。全线32 m简支箱梁长占梁总长的92.1%。
线路与公路、铁路、河流斜交夹角不大，需要连续梁跨越时,为了减少基础施工对既有公路、铁路的影响,宜适当加大主跨跨径,其增加投资有限。
3.2 常用跨度梁部施工方法
简支箱梁主要有预制架设、支架现浇、造桥机施工等几种施工方案。预制架设方案可以工厂化生产,能保证箱梁制造质量,提高了施工进度和工效,较其他方案投资省、效益好。长大桥梁或桥梁集中地段(一般按100孔以上)按运梁半径不超过20 km设置一个制梁场,超出合理半径的零星桥梁或隧道间分散桥梁综合工程情况、工期要求等因素,经技术经济比选可采用支架现浇或造桥机施工。武广铁路客运专线部分隧道之间简支箱梁由于运梁净空限制,根据施工组织综合要求采用预制架设后浇翼缘的施工方案(图1)。

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