迁曹线小青龙河特大桥的设计创新

邓创成

摘 要：本铁路桥斜交跨越小青龙河，设计时将桥墩平行于河道斜置，顶帽设计为异型，使得预应力混凝土简支梁能够正交架设，这种设计形式为以后类似受河流、道路斜交限制的桥梁设计提供了一种有效可行的思路。本桥的防腐设计也为类似近海地区铁路桥梁的设计积累了一定的经验。

关键词：小青龙河；异型顶帽；防腐设计；创新

中图分类号：U442.5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）23-0107-02

Abstract： The railway bridge crosses the Xiaoqinglong River diagonally， the piers are slanted parallel to the river course， and the top cap is designed to be of abnormity so that the prestressed concrete simply supported beam can be erected quadrature. This kind of design form provides an effective and feasible idea for similar bridge design which is restricted by river and road skew intersection in the future. The anticorrosion design of this bridge also accumulates certain experience for the design of similar railway bridge in offshore area.

Keywords： Xiaoqinglong River； abnormity cap； anticorrosive design； innovation

1 工程概況

迁曹线滦南至曹妃甸段是曹妃甸连接华北路网的铁路运输通道，南北纵穿滦南、唐海两县。起于滦港铁路滦南站，终于曹妃甸。

本区属温带半湿润海洋性气候，冬季寒冷干燥，春季大风频繁，夏季炎热雨量集中，秋季冷暖变化显著。最冷月平均气温-4.1～-4.8°C，最热月平均气温26.1°C，年平均降水量507.9～524.2mm，年平均蒸发量1561.9～1755.4mm，最大冻结深度0.67～0.78m。

昌黎、唐山、乐亭、滦县一带是华北地震发生频率较高的地区之一，1976年唐山、滦县两地的大地震使本地区受到很大的影响。根据国家地震局《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）的划分，曹妃甸港区铁路经过地区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期0.55s，相当于地震基本烈度七度。

线路所跨越的青龙河位于沂河和双龙河之间，发源于京山铁路附近，滦县雷庄以北，穿柏各庄村南倒虹吸入泄水渠至高尚堡南注入渤海。青龙河为人工开拓河道，桥渡与河道呈40°的角度斜交。河床宽度 250m左右，高程-1.3～1.3m，水流平缓，河道左岸地面高程0.7～3.7m，右岸高程1.1～1.4m两岸建有高出原地面1.2～3.2m大堤，高程4.4～4.9m 在大堤的外侧，分布鱼塘及引、排水沟渠。桥位处Q1%=414m3/s，设计水位考虑渤海湾的潮汐、倒灌、波浪侵袭等的影响取H1%=3.96m。

桥址区主要地层为可塑的黏性土和饱和的粉砂、细砂、中砂层。饱和砂层具有地震液化现象，全桥地基上部为软土和地震液化工程场地。按岩性大致可分为以下几层，人工填筑粉质黏土（Q4ml2）、淤泥质黏土（Q4m1）、黏土（Q4m1）、粉质黏土（Q4m2）、粉土（Q4m3）、粉砂（Q4m4）、细砂（Q4m4）、中砂（Q4m5）小青龙河水及地下水侵蚀等级为H2级。

小青龙河特大桥孔跨布置为16-32+2-24+2-32+2-24m预应力混凝土简支梁桥，全长698.6m，起讫里程为DK32+653.7～DK33+352.3，轨面设计高程8.38～7.88m，一次双线，线间距4m，处于直线，全桥采用圆端形桥墩，T形桥台，钻孔桩基础。桥位处线路与青林公路交角为40°。

2 工程设计的难点

迁曹线是我国第一条跨海铁路，本桥虽距渤海湾约20km，但环境水侵蚀等级较强。小青龙河特大桥因所处环境，在设计时主要有以下难点：

2.1 桥墩的设置

小青龙河特大桥线路与河道斜交40°，根据水利部河北水利水电勘测设计研究院2005年9月的《迁安北至曹妃甸新建铁路工程防洪评价报告》第5.3.6条：“……桥墩中心线应平行水流法线，且不应该为圆墩……”和第6.3条：“在桥梁布设时，应避免桥墩建在主槽中间，并使桥墩中心线与水流方向平行……”的要求，根据以往各线的做法通常为采用特殊跨处理（大跨简支梁或大跨连续结构），如此则需要抬高线路坡度，由于本线最大线路坡度为4‰，抬高线路坡度的影响范围较长，进而会加大投资，增加工期。考虑本线线路高程较低，地质条件较差，从经济、技术方面进行比较，按主槽内的桥墩采用与水流方向平行的斜置方案，为配合上部标准梁的架设，对主槽内的桥墩顶帽进行异形处理。

2.2 耐久性设计

小青龙河河水及地下水内SO42-的含量为1058～1406mg/L，CL-含量为8635～13767mg/L，Mg2+的含量为624～1013mg/L，PH值8.3。按照《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB 10005-2010），桥址处环境水侵蚀等级为冻融侵蚀D4级，氯盐侵蚀L3级，化学侵蚀H2级，属于严重腐蚀环境。如何在严重腐蚀环境下仍能达到设计要求的使用年限是需要认真研究的。因此，桥梁结构的耐久性设计也是本桥设计的重点之一。

3 主要技术及创新点

3.1 主河槽内桥墩平行于水流方向而斜置，既满足了防洪评价的相关要求，也适应行车需要

全桥采用圆端形桥墩，为减小建桥后对小青龙河水流的影响，主河槽内的5～14号桥墩与水流平行按斜交40°设置，以畅水流，从而减小了对河道过水断面的压缩。从梁部受力及架设施工等方面考虑，上部结构仍采用标准跨度的预制梁结构。为此，通过对桥墩顶帽的异形处理来适应上部结构的架设及运营维护，异型顶帽、斜置桥墩的设置是本桥创新技术之一。桥墩布置与顶帽形式如图1、图2所示。

桥位处局部平面图如图1所示，图中显示了墩身及承台桩基与线路的位置关系，未显示异型顶帽。异型顶帽平面图如图2所示。

3.2 采用耐久性設计，以保证结构的安全使用

铁路桥梁设计使用年限为100年，而桥位处环境水的强腐蚀性将对桥梁结构的安全使用造成极大的危害。针对本桥侵蚀等级，设计时在经过多方案的比选研究后最终采取以下措施对桥梁结构进行防护，以保证桥梁结构的安全使用。

（1）简支梁部分：本线简支梁采用部颁的专桥（01）2051系列简支梁，梁体用ZB型罩面胶和ZV型混凝土修补剂进行涂刷防护。要求ZB型罩面胶和ZV型混凝土修补剂与混凝土的粘结力不小于1.5N/mm2，材料自身的耐久性和对混凝土的有效防护时间不应低于20年。

（2）桥墩、桥台部分：墩台身采用C30混凝土，表面设置护面钢筋。5～14号墩顶帽用C40钢筋混凝土，其余墩台顶帽及桥台道碴槽采用C30钢筋混凝土，顶帽、道碴槽钢筋净保护层厚度采用6cm。在全桥顶帽、支承垫石和道碴槽表面也涂刷与简支梁梁体外表面相同的材料进行耐久性防护。

（3）承台、钻孔桩部分：承台采用C30混凝土，钢筋净保护层厚度采用7cm。钻孔桩采用C30钢筋混凝土，净保护层厚度厚度7cm，并在桩顶6m范围内设钢护壁（利用施工钢护筒，δ=8mm）。

通过以上防腐措施，使桥梁从梁部及桥面系到桩基础的钢材和混凝土圬工都得到了有效的防护，保证了桥梁的设计年限。

4 结束语

小青河特大桥为迁曹线控制性工程，本桥桥墩平行于河道斜置，顶帽设计为异型以使预应力混凝土简支梁能够正交架设，这种设计形式为以后类似受河流、道路斜交限制的桥梁设计提供了一种有效可行的思路。本桥的防腐设计也为类似近海地区铁路桥梁的设计积累了一定的经验，并取得了较好的经济、社会和技术效益。

参考文献：

[1]中华人民共和国铁道部.铁路桥涵设计规范[S].2005.

[2]中华人民共和国铁道部.TB10005-2010.铁路混凝土结构耐久性设计规范[S].