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金海特大公铁两用斜拉桥桥式方案研究
黄纳新
【摘要】珠海市区至珠海机场城际铁路金海特大桥主桥跨度(2×56+110+480+110+2×56m,为公铁同层合建的混合梁斜拉桥.该桥式方案在国内公铁两用桥中首次采用,在桥式方案选择、辅助墩的设置、混凝土箱梁与钢箱梁分界部位的选择等方面进行了研究分析.研究表明,该桥式方案的钢材用量最省,造价最经济;单个辅助墩宜设在距边墩0.25l~0.3l左右,设置一个或多个辅助墩对中跨竖向挠度的影响没有明显的差异;混凝土箱梁与钢箱梁的分界部位宜设在辅助墩以外12.5m左右.【期刊名称】《铁道勘察》【年(卷,期】2013(039001【总页数】4页(P95-98
【关键词】公铁两用;混合梁;斜拉桥;桥式方案【作者】黄纳新
【作者单位】中铁第四勘察设计院集团有限公司,湖北武汉430063【正文语种】中文
【中图分类】U448.27;U448.12+1
1桥梁概况
珠海市区至珠海机场城际铁路与金海高速公路并行跨越磨刀门水道和泥湾门水道出海口,拟公铁合建金海特大桥。桥位处磨刀门水道水面开阔,桥区河段为内河Ⅰ级
航道,通行3000t级海轮,要求通航净宽不小于340m,净高不小于28m,最高通航水位2.72m。城际铁路为双线,线间距4.2m,有碴轨道,设计行车速度160km/h,设计活载为ZC活载。金海高速公路为双向六车道,桥面宽2×16.25m,设计行车速度100km/h,设计荷载为公路-Ⅰ级。
结合现场建设条件,经过多阶段设计研究,金海特大桥跨磨刀门水道主桥最后确定采用(2×56+110+480+110+2×56m混合梁斜拉桥,公铁同层合建,铁路布置在公路桥幅中央,桥面总宽43.5m,主桥长926.0m,主桥效果如图1。图1金海特大桥主桥效果2桥式方案选择
金海特大桥为公铁两用桥,其主桥主跨480m,宜采用斜拉桥。斜拉桥按主梁梁型可分为钢桁梁斜拉桥、钢箱梁斜拉桥、混合梁斜拉桥等。公铁两用桥按桥面布置形式可分为公铁分层合建和公铁同层合建。目前国内已建和在建的大跨度公铁两用斜拉桥如表1,表中均为公铁分层合建的钢桁梁斜拉桥,尚无公铁同层合建的钢箱梁和混合梁斜拉桥。为了确定金海特大桥主桥合理的桥式方案,设计中选取了两种方案进行分析比较。2.1钢桁梁斜拉桥方案
桥跨布置为(66+186+480+186+66m,钢桁梁采用N形桁式,桁高15.5m,节间长度13.2m,钢桁梁全长986.0m。桥塔采用双柱花瓶形混凝土结构,塔柱总高184.0m。桥塔两侧各设16对斜拉索,按双索面扇形布置,顺桥向索距13.2m。立面布置如图2。
表1国内大跨度公铁两用斜拉桥列表序号桥名主跨跨径/m公路车道数公路桥面宽/m铁路正线数目合建形式主梁梁型横断面形式桁间距/m1武汉天心洲长江大桥5046车道270四线分层钢桁梁2×1502铜陵长江公铁大桥6306车道335四线分层钢桁梁2×1713黄冈公铁长江大桥5674车道255双线分层钢桁梁27
5/1604芜湖长江大桥3124车道217双线分层钢桁梁234/125公路与铁路分层布置,公路布置在钢桁梁上层,铁路布置在下层,因公路与铁路桥面宽度悬殊,钢桁梁横向采用两片主桁,主桁竖直,桁间距16.0m;主桁外侧设置两副桁,副桁横向倾斜,其上弦桁间距35.0m,钢桁梁横断面成倒梯形(如图3。主桁和副桁采用焊接整体节点,杆件在节点外采用高强度螺栓拼接,上层和下层桥面板均采用正交异性板钢桥面结构。该方案钢桁梁所需钢材总量约3.8万t,每延米钢桁梁用钢量38.5t。
图2钢桁梁斜拉桥立面布置(单位:m图3钢桁梁横断面(单位:m2.2混合梁斜拉桥方案
桥跨布置为(2×56+110+480+110+2×56m,主梁480m中跨和110m边跨采用钢箱梁,钢箱梁梁长675.0m;两端2×56m边跨采用预应力混凝土箱梁,梁长250.5m。桥塔采用双柱花瓶形混凝土结构,塔柱总高184.0m。桥塔两侧各设19对斜拉索,按双索面扇形布置,顺桥向索距8.0~13.2m。立面布置如图4。
公路与铁路同层布置,铁路布置在公路桥幅中央,桥面总宽43.5m。钢箱梁采用鱼腹式双箱截面,最大箱高3.4m。对应各吊点处,钢箱梁顺桥向每隔12.0m设一道箱形横梁,横梁跨中梁高5.0m。钢箱梁横断面如图5,混凝土箱梁外形轮廓同钢箱梁。该方案钢箱梁所需钢材总量约2.2万t,每延米钢箱梁用钢量32.6t。图4钢箱梁斜拉桥立面布置