朱建方，王建光，任 文，賈 棟

（濟南市市政工程設(shè)計研究院（集團）有限責(zé)任公司，山東濟南 250101）

1 概述

鐵路是國民經(jīng)濟的命脈，是國家交通運輸?shù)闹匾M成部分，鐵路運輸?shù)陌踩氰F路工作的重中之重，一旦鐵路安全受到威脅，將會影響到整條鐵路的正常運行，造成重大損失。因此，鐵路方面在自身全面保證安全的同時，十分重視可能對鐵路造成影響的新建跨鐵路橋梁的建設(shè)，對橋梁的橋型、跨徑、材料、施工等嚴格審查，盡可能降低對鐵路的影響。因此，跨越鐵路部分的橋梁設(shè)計十分復(fù)雜，要通過各種措施確保鐵路的安全，除了保證工程竣工后的鐵路正常運營安全外，施工過程中的安全尤其重要。橋梁設(shè)計既要考慮既有鐵路的情況，同時要兼顧規(guī)劃鐵路，為鐵路發(fā)展預(yù)留空間。

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的高度發(fā)展，城市高架橋的建設(shè)速度也越來越快，高架橋梁與既有鐵路之間的相交結(jié)構(gòu)也相應(yīng)的增多，特別是鐵路重點城市，原有的下穿鐵路交通已遠遠滿足不了城市快速發(fā)展的要求，尤其是近幾年來，全國各大城市的下穿鐵路橋汛期排水問題日益突出。隨著鐵路的全面提速，較多的鐵路干線已改建成電氣化鐵路，對上跨高架的設(shè)計、施工影響較大，跨鐵路高架的設(shè)計要求也越來越高。

下文以工程實例，具體闡述跨鐵路高架橋設(shè)計的方法。

2 工程概況

（1）規(guī)劃概況

濟南市齊魯大道是連接濱河新區(qū)與主城區(qū)、西客站片區(qū)的重要交通主干道。根據(jù)總體設(shè)計，齊魯大道穿越京滬鐵路節(jié)點采用高架橋方式跨越京滬電氣化鐵路，為重要的跨鐵路結(jié)構(gòu)工程，該處鐵路為全國重要的鐵路命脈、電氣化繁忙干線鐵路，對在其上施工的結(jié)構(gòu)工程要求極高。

高架橋南起德州路，經(jīng)清源路、濱河南路、濱河北路、京滬鐵路至濟齊路落地，跨越小清河、南太平河兩條現(xiàn)狀河流及南水北調(diào)暗涵，全長1 187 m，設(shè)計速度60 km/h，雙向六車道，橋梁總寬29 m，見圖1。

（2）現(xiàn)狀概況

齊魯大道高架與京滬鐵路線相交處交點里程為京滬三線K472+225.80，鐵路為北京至上海的京滬鐵路，走向為東西走向，共2股道，道路與京滬三線夾角為87.27°。京滬三、四線均位于曲線上，曲線半徑R=4 000 m。鐵路路基高度約3.0 m，鐵路線間距4.13 m。鐵路兩側(cè)有電氣化接觸網(wǎng)，南側(cè)為電力的貫通線。現(xiàn)狀鐵路南側(cè)125 m為小清河，北側(cè)85 m為南太平河，小清河南、北兩岸為新建的濱河南路及濱河北路現(xiàn)狀路，國家重點工程的南水北調(diào)輸水暗涵位于小清河與濱河北路之間；與鐵路交叉點處上方有電力高壓線跨越。

（3）結(jié)構(gòu)凈空

根據(jù)鐵路部門規(guī)劃及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，跨鐵路橋孔橋下所對應(yīng)的接觸網(wǎng)跨間既有接觸網(wǎng)最高帶電體距軌面得高度為8.0 m，綜合考慮安全高度、施工防護高度及預(yù)留京滬線抬道高度等因素，結(jié)構(gòu)凈空選擇采用8.7 m。城市道路機動車道凈空不小于4.5 m。

3 總體設(shè)計原則及設(shè)計理念

（1）總體設(shè)計原則

a.安全性原則：設(shè)計方案綜合考慮工程安全、施工安全、行車安全、交通參與者安全，消除安全隱患，最大程度上減少施工及后期運營過程中對鐵路的影響。

b.服務(wù)社會原則：設(shè)計功能滿足交通功能需求，為交通出行者提供便捷、安全、通暢的環(huán)境，服務(wù)于社會發(fā)展和人民的生產(chǎn)、生活。

c.標準化原則：橋梁設(shè)計考慮施工的可實施性，采用技術(shù)成熟、合理的施工方法，結(jié)構(gòu)型式盡量模數(shù)化、標準化，且可機械化施工，縮短施工周期，降低工程造價。

（2）設(shè)計理念

安全舒適、環(huán)境融合、資源節(jié)約。

4 跨京滬鐵路高架橋總體設(shè)計方案

（1）齊魯大道跨京滬鐵路橋引橋段跨越節(jié)點多，總體布置要綜合考慮鐵路交通系統(tǒng)、地面道路交通系統(tǒng)、排水及設(shè)施管線系統(tǒng)的影響。重點對3處節(jié)點進行深化。

a.跨鐵路節(jié)點：采用一跨35 m簡支梁，橋墩設(shè)置蓋梁與相鄰引橋段共用。

b.跨小清河、南水北調(diào)輸水暗涵節(jié)點：采用一聯(lián)34 m+45 m+45 m+34 m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。該聯(lián)跨徑的布置綜合考慮了橋下小清河河道的景觀、已建小清河地面輔道橋的跨徑布置、濱河北路南側(cè)南水北調(diào)輸水暗涵、濱河南路及濱河北路的地面交通。

c.跨清源路節(jié)點：根據(jù)交叉口管線物探資料，路口北側(cè)及南側(cè)現(xiàn)狀分別有一2 m、5 m寬東西向電力溝，為避免破壞已經(jīng)投入運行的電力設(shè)施，結(jié)合地面交叉口的交通渠化設(shè)計，本處采用跨徑組合為30 m+35 m+30 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。

其余位置標準跨徑為30m，高架橋總長866m，南引道長148 m，北引道長173 m，見圖2。

（2）跨線橋橫斷面設(shè)計

根據(jù)規(guī)劃，齊魯大道跨鐵路位置為雙向6車道，兩側(cè)各設(shè)2 m寬的人行道，跨線橋橋梁總寬29 m，見圖3。

鑒于橋梁寬度大，下部結(jié)構(gòu)布設(shè)考慮如下兩個方案。

單幅橋三柱方案：橋下視覺通透較開闊，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性較好，橫梁不需設(shè)置預(yù)應(yīng)力，橫梁梁高比雙柱方案小，道路縱斷面線型最優(yōu)，施工時僅張拉縱向預(yù)應(yīng)力鋼束，施工周期短，節(jié)約工程造價。

單幅橋雙柱方案：橋面較寬，結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性不易控制，橋梁結(jié)構(gòu)受橫向控制，梁高高度需比三柱方案增大0.4 m，跨線橋縱坡局部需加大至4.5%，線型較差，且橫梁須設(shè)置預(yù)應(yīng)力，經(jīng)計算雙柱間距為15 m時橫梁配束最優(yōu)，需14束Φ15.2-17鋼束，施工時需縱、橫梁鋼束交替張拉，施工周期增長、造價較高。

高架橋橫斷面方案比選見圖4。

推薦采用單幅橋三柱方案。

4 跨京滬鐵路節(jié)點設(shè)計

4.1 跨鐵路結(jié)構(gòu)方案比選

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗，跨鐵路節(jié)點35 m跨徑可采用簡支結(jié)構(gòu)，滿足鐵路部門要求的快速、經(jīng)濟、安全的結(jié)構(gòu)特性，進一步考慮結(jié)構(gòu)鐵路的安全要求和施工要求，為避免與鐵路電氣化接觸網(wǎng)相互影響，可選擇采用預(yù)制結(jié)構(gòu)，根據(jù)經(jīng)驗，該跨徑中可選擇的結(jié)構(gòu)形式有多種，如預(yù)應(yīng)力簡支“T”型梁結(jié)構(gòu)、簡支鋼箱梁結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力簡支箱形梁結(jié)構(gòu)，本文提出兩種方案進行比選。

（1）方案一：后張預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁

小箱梁設(shè)計高2.0 m，全橋共設(shè)計10片小箱梁，每片寬2.4 m，相鄰兩箱之間通過濕接縫連接，濕接縫共計9道。每片箱梁僅需設(shè)3塊現(xiàn)澆橫隔板，全橋共需30塊，見圖5。

（2）方案二：主梁結(jié)構(gòu)采用鋼—混凝土疊合梁

鋼—混凝土疊合梁設(shè)計高1.8 m，全橋共設(shè)計7片鋼箱梁，每片鋼箱梁梁寬2.5 m，重約80 t，相鄰兩箱之間凈距1.8 m，通過橫向連接鋼板鉚接及焊接，見圖6。

（3）方案比選

a.方案一：后張預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁

優(yōu)點：預(yù)制小箱梁具有跨徑大，可靠度高且無需搭設(shè)臨時支架的特點。小箱梁安裝完成進行濕接后，即可進行橋面鋪裝層及附屬設(shè)施的施工。施工對鐵路影響小，后期運營維護成本低，工程造價低。

缺點：單片箱梁重約130 t，吊裝重量較鋼箱梁大；梁體吊裝片數(shù)較多，安裝周期長。

b.方案二：鋼—混凝土疊合梁

優(yōu)點：采用鋼－混凝土組合箱型截面，能夠充分發(fā)揮混凝土材料抗壓及鋼結(jié)構(gòu)的抗拉性能。結(jié)構(gòu)自重較輕，吊裝較方便。

缺點：鋼箱梁需在工廠內(nèi)進行加工，現(xiàn)場拼接吊裝；開口鋼箱梁截面頂板混凝土先預(yù)制后澆筑。

施工對鐵路影響大；鋼箱梁橫向需進行鉚接及焊接，箱梁頂部多處焊接剪力釘，混凝土預(yù)制板需進行濕接。鋼構(gòu)件的焊接、鉚接操作以及橋面預(yù)制板的濕接操作，均需要現(xiàn)場綁扎鋼筋、支模板、澆注混凝土，焊接構(gòu)件越多，對列車運營影響就越大。

鋼梁的防腐及耐久性是一個世界性的課題，橋梁在建成運營后，需要長期的防腐維護操作，對鐵路的交通影響大，后期運營維護成本高。

經(jīng)綜合比較分析，推薦跨鐵路橋位置方案采用造價較低的后張預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁方案。

4.2 施工方案

預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)的施工，可采用預(yù)制吊裝法施工，由于受京滬鐵路電氣化、梁長及周圍環(huán)境的限制，采用吊機施工有較大難度和風(fēng)險，為確保施工時對鐵路影響降低到最小，選擇采用架橋機進行安裝施工。

跨鐵路橋下部結(jié)構(gòu)施工時，必須先做好防護，必要情況下采用拉森IV型鋼板樁對承臺開挖面進行加固，起到對鐵路路基的防護作用。避免對既有鐵路路基造成影響。

4.3 成橋后保護措施

跨鐵路橋的設(shè)計，必須考慮橋梁建成后對鐵路的影響，應(yīng)采用有效措施，確保橋下鐵路運營的安全。

（1）防拋網(wǎng)設(shè)置

成橋后，跨鐵路范圍及相鄰連續(xù)梁橋邊跨欄桿上設(shè)置防拋網(wǎng)，防拋網(wǎng)高度需達到2.8 m，防止運營階段橋面上有物品拋入。

（2）全橋接地

整個高架橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，跨鐵路位置梁底距電氣化接觸網(wǎng)比較接近，會存在較大的感應(yīng)電流，因此必須把上部結(jié)構(gòu)鋼筋連接成一體，連接至接地極，使其滿足電阻小于4Ω要求。

5 跨鐵路橋設(shè)計要點總結(jié)

（1）橋梁跨徑選擇注意事項

橋梁跨徑的選擇要根據(jù)鐵路軌道實際情況來確定，最好選擇大跨度橋梁一跨跨越，橋梁墩位與軌道的安全距離需要根據(jù)軌道性質(zhì)、橋梁形式、施工方法等多方面因素來確定。在橋梁施工過程中，設(shè)計上還必須根據(jù)上、下部結(jié)構(gòu)的施工工藝，預(yù)留施工時的機具和支架等的位置，以保證施工安全。

跨越處于彎道上的鐵路，橋梁修建后的墩位應(yīng)保證鐵路機車具有安全瞭望距離和安全制動距離，距離的長短根據(jù)鐵路機車運行的速度確定。因此，處于鐵路內(nèi)弧側(cè)的橋梁墩位應(yīng)盡可能遠離鐵路。

（2）新建橋梁要與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)。

緊鄰既有橋梁等構(gòu)筑物的跨鐵路橋梁設(shè)計較復(fù)雜，除滿足鐵路的各種要求外，還要在跨徑、高程上盡量和既有構(gòu)筑物保持協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為橋下鐵路預(yù)留發(fā)展空間，鐵路范圍內(nèi)橋梁新建墩柱位置要根據(jù)既有鐵路分布情況和地形確定，且兼顧與原橋墩柱的對齊、協(xié)調(diào)。

當(dāng)橋梁與鐵路既有構(gòu)筑物比較近時，新建基礎(chǔ)邊緣距離原有建筑要盡量遠，垂直距離保持2 m以上，保證構(gòu)筑物在施工及后期使用上的安全。

（3）施工工藝要成熟、可靠

修建跨鐵路橋梁，鐵路不能中斷行車，因此施工的安全性是最重要的。鐵路安全一旦出現(xiàn)問題，將影響整個鐵路大動脈的正常運轉(zhuǎn)。特別是跨越鐵路重要干線，可行的鐵路施工方案制約橋型的選擇。一般情況下，要選擇安全快捷的施工方案。

由于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)需要在鐵路上方搭設(shè)支撐，鐵路上面施工時間要長達數(shù)月，對鐵路的影響在此時間段內(nèi)長期存在，再加上凈空等因素，很難達到鐵路的滿意度。預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)小箱梁或板梁，一般采用吊機或架橋機架梁，架梁時間短，對鐵路影響比較小，對于較小跨徑采用比較多。而大跨度梁的施工，要首先確定臨時墩位置和鐵路的給點時間，根據(jù)過鐵路施工的最短時間選擇施工方案。

6 結(jié)語

本文以濟南市齊魯大道跨京滬電氣化鐵路工程設(shè)計實例，闡述了在跨越鐵路的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)注意的跨徑、凈空、結(jié)構(gòu)形式等因素，選擇最佳的結(jié)構(gòu)形式，以滿足鐵路部門的要求，減少施工時對鐵路的影響，保障鐵路后期運營的安全。結(jié)合工程經(jīng)驗，總結(jié)了設(shè)計與施工方案緊密結(jié)合的思路，并提出跨鐵路設(shè)計、施工時的注意事項，為同類工程提供經(jīng)驗。

[1]吳云.天津市中心城區(qū)快速路工程跨鐵路橋梁設(shè)計特點[J].城市道橋與防洪,2007(9):28-30.

[2]鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S].北京:中華人民共和國鐵道部,2007.

[3]谷國宏.石家莊跨電氣化鐵路橋梁設(shè)計 [J].城市道橋與防洪,2007(9):35-39.