包钢新体系铁路专用线跨包白包兰线特大桥成果小结

林军

摘 要：随着社会经济的快速发展，桥梁建设规模在不断的扩大。在桥梁建设过程中，必须充分考虑桥址所处的自然环境以及地质条件，并且充分了解桥梁建设中的难点问题，从而在桥梁建设和设计中找出有效的解决难点问题的措施。本文主要以包钢新体系铁路专用线跨包白包兰线特大桥为例，阐述了该桥梁建设中的难点问题以及难点解决措施。

关键词：大桥；桥址；曲线；难点；措施

1 跨包白包兰线特大桥简介

1.1 自然概况及主要控制因素

包钢新体系铁路专用线跨包白包兰线特大桥桥址处原地形比较平坦，但桥址局部范围包钢集团一直在进行填筑工作，填筑料为两种，既有包白上行线至新建成品站和原料站范围的填筑料为钢碴，既有包白上行线至既有包兰上行线范围的填筑料为建筑垃圾。

根据水质分析报告，判定地下水对处于化学环境中的铁路混凝土结构具有硫酸盐和氯盐侵蚀性。沿线地下水主要为第四系孔隙潜水，受大气降水和地表水补给，勘测期间地下水稳定水位埋深一般在4.6～10.5m（高程1019.33～1022.28m）左右，地下水位随季节变化，水位年变幅1.5～2m。含水层以第四系冲洪积层为主。

桥址处表层土为粉土、杂填土及填筑土，土层厚度分别为0～3m、5～10.8m和3～10m。粉土的基本承载力为150kPa。表层土下为粉质粘土，其基本承载力为150～180kPa，内含有细砂和粗砂夹层，夹层厚度为1～2m。

1.2 主要技术条件

本桥为跨越既有包白上行线（竣工后为成品站走行线）、改建包白上行线、包兰上行线、为打拉亥至包头北下行联络线预留条件及以桥代路而设。该桥位于直线和R=300m的曲线上，线路坡度为7‰。本桥跨越既有包白上行线（竣工后为成品站走行线）、改建包白上行线、既有包兰上行线，设计线轨面与既有轨面高差分别为10.22m、9.97m和8.93m。

1.3 桥式方案

跨包白包兰线特大桥中心里程为YDK0+993.69全桥采用19-16m+14m+32-16m+20m+9-24m预应力混凝土梁，桥梁全长1126.34m，桥高20m。其中第20孔以1～14m简支箱梁跨越包兰上行线，第19号桥墩边距离线路中心5.71m，第20号桥墩边距线路中心5.73m，梁底距离既有线轨面7.0m；第56孔以1～24m简支梁跨越改建包白上行线，第55号桥墩边距离线路中心8.79m，第56号桥墩边距线路中心6.18m，梁底距离既有线轨面7.0m；第61孔以1～24m梁跨越既有包白上行線，第60号桥墩边距离线路中心5.65m，第61号桥墩边距线路中心5.98m，梁底距离既有线轨面7.2m。

2 跨包白包兰线特大桥工程难点

本桥在设计中需要考虑的控制性因素繁多，主要体现在以下几个方面：

（1）桥址处工程地质条件差，主要为粉质粘土、细砂、新填筑建筑垃圾、新填筑钢铁废碴等低承载力和无承载力土质。

（2）桥址处水文地质条件差，经地质专业实地试验，本工程地下水为硫酸盐和氯盐侵蚀。为确保工程质量，桥梁专业为施工单位提出了有针对性的混凝土配合比指导意见。

（3）工程所在地地震烈度为Ⅷ度。地震烈度是表示某一区域范围内地面和各类建筑结构遭受到一次地震影响的平均强弱程度的指标，反映了在一次地震中一定地区内地震多种因素综合强度的总平均水平，是地震破坏作用大小的一个总评价。

（4）桥址处线路平面条件差，跨包白包兰线特大桥绝大多数桥跨位于300m曲线半径上。

（5）桥址处线路纵坡条件差，原料站走行线受到起点终点车站高程的限制，在跨越包兰上行线时，容许桥梁梁体的结构高度仅为1.1m（跨度为14.5m），至此跨越包兰上行线的桥梁梁体受到低高度结构和300m小半径的双重考验，为典型的小半径曲线低高度梁。

（6）梁式桥桥下跨越的障碍物较多，为躲避障碍物，一座桥上出现数处不等跨结构桥墩。

（7）部分桥涵工点置于新填筑的建筑垃圾和新填筑的钢铁废碴上，在设计中除了常规的设计外，需将防止主体结构沉降作为重点控制的因素。

3 跨包白包兰线特大桥工程难点解决措施

3.1 桥梁基础处理

在本工程中，部分桥涵工点置于新填筑的建筑垃圾和新填筑的钢铁废碴上，属于低承载力和无承载力土质，因而必须采取有效的基础处理措施，从而预防桥梁主体结构发生沉降现象，提高桥梁基础的稳定性。本工程采用桩基础，桩基设计为低承台，低承台桩基可以较好的利用承台侧面土体的抗力，故抵抗水平荷载的能力较强，自身的稳定性较好在各类结构工程中均用的较多。

3.2 桥梁抗震设计

在本桥梁墩台设计中，因为桥梁所处地区的地震烈度高，因为对于墩台基础设计应该尽可能的避开断裂带。如果断裂带很宽而不能采用大跨跨越时，应避开破碎带。为了防止落梁，应加强梁部结构与墩台的连接，保证支座部件和支座与梁、墩台顶帽连接锚栓的强度。本工程上部结构和下部结构连接建议采用支座连接方式，并且对梁墩的搭接长度进行合理的设置。普通橡胶支座在破坏后会加剧破坏桥梁，根据本工程实际情况，选择减震型钢支座。对于连续梁桥在设置固定支座后，应充分考虑固定支座设置对抗震的不利影响，慎用墩梁固结方案，应注重考虑各墩水平受力的平均分担。

3.3 曲线梁设计处理

根据上文可知，该桥梁是曲线梁，曲线梁与直线梁相比来说，气受力主要有以下几个特点：①轴向变形与平面内弯曲的祸合；②竖向挠曲与扭转的祸合；③它们与截面畸变的祸合。其中最主要的是挠曲变形和扭转变形的藕合。在曲线梁中，由于存在较大的扭矩，使梁截面处于“弯一扭”藕合作用状态，通常会出现外梁超载，内梁卸载的现象，尤其在宽桥情况下更会增大内、外梁受力的差异。因此在曲线梁桥中，常选用箱形截面形式，因其具有适应曲线梁抗扭刚度大，整体稳定性好，能够充分利用材料，节省桥下空间等优点。另外，由于曲线梁内外侧支座反力有时相差很大，当活载偏置时，内侧支座甚至会出现负反力，如果支座不能承受拉力，就会出现梁体与支座发生脱离的现象，通常称为“支座脱空”。为了避免这一情况的出现，可以将中间支座预设偏心来降低梁端的扭矩，控制沿梁长方向的扭矩峰值，使梁端内外侧的支座反力趋于相等。

4 结 语

综上所述，包钢新体系铁路专用线跨包白包兰线特大桥设计难点问题就是基础处理以及抗震设计，以上设计成果不仅适用于包钢新体系铁路专用线工程，也同样适用于条件相同的工程中，进一步提高了桥梁工程适应复杂项目的能力。

参考文献

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