公路跨铁路45 m跨简支桥梁型比选

冯 彦 青

(中铁西安勘察设计研究院有限责任公司，陕西 西安 710000)



公路跨铁路45 m跨简支桥梁型比选

冯 彦 青

(中铁西安勘察设计研究院有限责任公司，陕西 西安 710000)

结合某省道改扩建工程跨越某单线既有铁路的45 m简支梁工程实例，分析对比了预应力混凝土箱梁和T梁两种梁体结构，并从抗扭性能、施工、经济性等方面，阐述了各自的优缺点，最终选用了预应力混凝土T梁作为该跨越铁路的梁型。

铁路，箱梁，T梁，结构分析

1 桥位简介

此桥为某省道改扩建工程跨越某单线既有铁路而设，省道在此受天然地形、两侧建筑及既有铁路限制，平面线型位于半径不大于350 m的反向曲线上，反弯点基本位于与铁路交叉点附近，省道与既有铁路交角34°，省道路面距铁路轨面高差约25 m。

2 方案介绍

由于既有铁路在此是以半堤半堑单线路基形式通过，一侧紧靠陡峭山体一侧毗邻某江，施工条件十分有限，为此经与建设单位和铁路技术部门商议后决定采用45 m跨简支梁型跨越铁路，梁体采用架桥机架设施工。

方案一：45 m预应力混凝土简支箱梁方案，梁高2.5 m，中梁宽2.8 m，边梁宽3.05 m，跨中处顶板厚0.2 m，腹板厚0.22 m，底板厚0.2 m，支点处顶板厚0.2 m，腹板与底板厚0.35 m。

桥面跨中横断面布置如图1所示。

方案二：45 m预应力混凝土简支T梁方案，T梁高2.8 m，中梁均宽1.6 m，跨中处梁板厚0.18 m，梁肋厚0.2 m，支点处梁板厚0.18 m，梁肋厚0.4 m。

桥面跨中横断面布置如图2所示。

3 梁体结构受力分析

梁体采用桥梁博士3.6进行结构受力分析，设计采用的荷载为：公路—Ⅰ级。

3.1 箱梁结构分析

采用刚接板梁法计算所得梁体横向分布系数为0.721，其各项计算结果如下：

1)短期效应组合下纵梁截面上下缘的最大最小正应力及短期效应组合下纵梁截面上下缘的最大最小主应力如图3，图4所示。短期效应组合抗裂验算见表1。

表1 短期效应组合抗裂验算表(一) MPa

2)长期效应组合下纵梁截面上下缘的最大最小正应力如图5所示。长期效应组合抗裂验算见表2。

表2 长期效应组合抗裂验算表(一) MPa

3)标准组合下纵梁截面上下缘的最大最小正应力及标准组合下纵梁截面的最大最小正应力如图6，图7所示。长期效应持久状况混凝土应力验算见表3。

表3 长期效应持久状况混凝土应力验算表(一) MPa

4)基本组合下全桥最大、最小弯矩均小于其对应的抗力，承载能力极限状态下全桥的正截面抗弯强度满足要求(见图8)。

3.2 T梁结构分析

采用刚接板梁法计算所得梁体横向分布系数为0.61，其各项计算结果如下：

1)短期效应组合下纵梁截面上下缘的最大最小正应力及短期效应组合下纵梁截面上下缘的最大最小主应力如图9，图10所示，短期效应组合抗裂验算见表4。

表4 短期效应组合抗裂验算表(二) MPa

2)长期效应组合下纵梁截面上下缘的最大最小正应力如图11所示，长期效应组合抗裂验算见表5。

3)标准组合下纵梁截面上下缘的最大最小正应力及标准组合下纵梁截面的最大最小正应力如图12，图13所示。长期效应持久状况混凝土应力验算见表6。

表5 长期效应组合抗裂验算表(二) MPa

表6 长期效应持久状况混凝土应力验算表(二) MPa

4)基本组合下全桥最大、最小弯矩均小于其对应的抗力，承载能力极限状态下全桥的正截面抗弯强度满足要求(见图14)。

4 梁体综合比较分析

通过以上结构分析计算，箱梁和T梁结构均能满足相关规范和使用要求，但实际应用过程中两种结构各有利弊，现将其各自的优缺点分析如下。

4.1 梁体抗扭及稳定性比较

定性分析45 m预应力混凝土箱梁作为封闭截面，梁体较矮，抗扭性能较好，整体稳定性较好，45 m T梁梁体较高，梁体重心偏上，梁体抗扭性能较差，整体稳定性较差。

经详细计算45 m预应力混凝土箱梁抗扭惯性矩为1.15 m4，45 m预应力混凝土T梁抗扭惯性矩为0.028 m4，45 m箱梁抗扭惯性矩远远大于T梁。

因此，45 m T梁在运输和架设过程中需对梁体进行支撑，保证梁体不倾覆，特别是架梁过程中，更应采用可靠支撑措施，保证梁体不倾覆，确保梁下铁路的运行安全。

4.2 梁体施工及架设

箱梁预制时需要内模，T梁预制不需要内模，因此T梁较箱梁施工方便，易控制。

箱梁自重较大，单片箱梁自重达到220 t以上，国内现有通用公路架桥机架设吨位基本在200 t以内，因此本箱梁需采用特殊架桥机进行架设，架设费用较大，由于自重较大，架桥机在横向移梁时安全风险较大。

T梁自重较小，国内现有通用公路架桥机均能满足要求，但T梁较高，重心靠上，稳定性较差，运输及架设过程中需采用可靠的支撑措施，确保T梁不会倾覆。

4.3 梁体经济性比较

对于本桥，桥面箱梁采用3片，T梁采用5片，混凝土圬工T梁较箱梁多14%左右，但钢筋和钢绞线合计T梁较箱梁少32%左右，整体比较箱梁和T梁梁体造价基本相等。

5 结语

跨越铁路的桥梁在功能得以满足、技术也可行的情况下，施工对铁路干扰小，有利于铁路的安全往往是第一考虑因素，因此本桥通过精心比较推荐采用T梁方案，既能满足桥梁使用功能，在采取有效梁体横向支撑措施后，也能在架桥过程中有效的减少安全风险，尽最大程度保证了铁路的安全。

[1] 范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，1993.

[2] 李继业.桥涵工程设计与实例[M].北京：化学工业出版社，2011.

[3] JTG D62—2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

On comparison of bridge types for 45 m simple bridge along roads crossing railways

Feng Yanqing

(ChinaRailwayXi’anSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,Xi’an710000,China)

Combining with the 45 m simply support beam of extension project crossing some single-line railway along some provincial road, the paper analyzes and compares the prestressed concrete box girder, T-shaped beam, illustrates their advantages and disadvantages from the antitorque performance, construction and money-saving, and selects the prestressed concrete T-shaped beam as the type to cross the railways.

railway, box girder, T-shaped beam, structure analysis

1009-6825(2017)06-0190-03

2016-12-01

冯彦青(1984- )，男，工程师

U448.217

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