摘要：研究目的： 南廣鐵路桂平郁江雙線特大橋為全線重點控制工程，受郁江通航凈空和凈高控制，如何采用合理的橋式方案，以降低線路標高，減少引橋長度，達到既能滿足郁江通航要求、又能節(jié)省投資的目的。研究結(jié)論：通過對鋼桁斜拉橋、連續(xù)鋼桁拱橋和連續(xù)剛構(gòu)斜拉橋三種橋式方案的研究，推薦采用36+96+228+96+36m鋼桁斜拉橋。
關(guān)鍵詞：南廣鐵路；桂平郁江；雙線；橋式方案；研究
1 概述
南廣鐵路是廣西、云南至華南沿海地區(qū)鐵路通道的骨干線路，是鐵路“十一五”規(guī)劃中廣西至珠三角地區(qū)的最便捷鐵路通道，也是云南和黔西地區(qū)通達珠江三角洲地區(qū)、閩臺經(jīng)濟區(qū)的便捷、快速、大能力新通道。正線數(shù)目為雙線，線間距為4.6m，旅客列車設(shè)計速度目標值為250km/h。
桂平郁江雙線特大橋位于郁江貴港至桂平河段上，下游距桂平航運樞紐約11.5km，上游距貴港航運樞紐約99km，橋位處規(guī)劃為II級航道，并為遠景建設(shè)成為通航3000t級船舶的I級航道留有余地。經(jīng)通航論證，橋址處設(shè)計最高通航水位為42.670，設(shè)計最低通航水位為28.768；通航凈空高度不低于13m；通航凈空寬度，單孔雙向不小于150m，考慮彎道水流影響，最小墩內(nèi)緣凈寬不小于199.2m。
2 主橋橋式方案研究
橋式方案應(yīng)滿足通航和行洪要求，根據(jù)通航論證的最小凈寬要求，結(jié)合具體情況，進行了鋼桁斜拉橋、連續(xù)鋼桁拱橋和連續(xù)剛構(gòu)斜拉橋三種橋式方案的研究。
2.1 鋼桁斜拉橋方案
主橋采用36+96+228+96+36m連續(xù)鋼桁斜拉橋，全橋為半漂浮體系，邊墩及輔助墩墩頂設(shè)有豎向支座。主塔與主梁間采用縱向阻尼約束體系。在溫度作用下，主梁縱向變形不受約束，但在制動力、脈動風(fēng)或地震力等沖擊荷載作用下，主梁縱向變形受到阻尼器的約束。
主梁為鋼桁梁，三角形桁架，兩片主桁，桁間距15m，桁高14m，節(jié)間長度12m。主桁采用焊接整體節(jié)點結(jié)構(gòu)形式，最大板厚40mm，材質(zhì)Q370qD。主桁弦桿均采用箱形截面，桿件內(nèi)側(cè)寬1000mm，上弦桿截面1000×1200mm，下弦桿截面1000×1400mm。根據(jù)受力的不同，腹桿采用箱形截面和H形截面，橋面系采用鋼正交異性板橋面，橋面設(shè)置道碴槽。
主塔采用花瓶型橋塔，塔總高為105m。上塔柱采用單箱單室箱形截面，橫橋向頂寬460cm，壁厚100cm；順橋向頂寬650cm，壁厚150cm，從上橫梁中心開始放坡；中塔柱采用單箱單室截面，橫橋向頂寬460cm，壁厚100cm, 順橋向頂寬650～900cm，壁厚150cm；下塔柱采用單箱單室截面，橫橋向?qū)?60～750cm，壁厚150cm，順橋向頂寬900～1100cm，壁厚100cm。斜拉索采用扇形布置，縱向與橋面的傾角26.4°～52.1°。邊墩和輔助墩采用矩形實體墩?；A(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。
2.2 連續(xù)鋼桁拱橋方案
主橋采用120+252+120m連續(xù)鋼桁拱橋，主跨為鋼桁拱，邊跨為連續(xù)鋼桁梁。主橋在南寧側(cè)主墩墩設(shè)置固定支座，其它橋墩均設(shè)置縱向滑動支座。
主梁為鋼桁梁，“N”形桁架，兩片主桁，桁間距15m，桁高16m，節(jié)間長度有兩種，12m和15m。主桁采用焊接整體節(jié)點結(jié)構(gòu)形式，最大板厚50mm，材質(zhì)Q370qD。主桁弦桿均采用箱形截面，上弦桿截面900×1300mm，下弦桿截面900×2000mm；腹桿采用箱形截面，截面900×900mm；拱肋桿件采用箱形截面，桿件外寬900mm，高度1400～1600mm，加勁弦桿和豎桿均采用箱形截面，弦桿截面900×2200mm，豎桿截面900×1400mm；吊桿采用“H”型截面，截面高800mm，翼緣截面650×28mm，腹板厚16mm。
橋面系采用鋼正交異性板橋面。主墩采用圓端形空心墩，邊墩采用矩形空心墩?；A(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。
2.3 連續(xù)剛構(gòu)斜拉橋方案
主橋采用128+228+128m連續(xù)剛構(gòu)斜拉橋，主梁采用單箱雙室變高箱形截面，跨中及邊支點處梁高5.0m，中支點處梁高12.0m。主梁頂寬16.9m，底寬14.8m，腹板采用直腹板，主梁于各斜拉索處共設(shè)32道吊點橫梁。
主塔選用H形。塔柱采用單箱雙室箱形截面。橫橋向頂寬700cm，壁厚150cm；順橋向頂寬250cm，壁厚75cm。拉索采用扇形索，縱向與橋面的傾角20.0°～27.7°。 主墩采用圓端形空心墩，邊墩采用矩形空心墩?；A(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。
3 橋式方案比較
桂平郁江雙線特大橋跨越郁江，受通航凈空控制。鋼桁斜拉橋方案和連續(xù)鋼桁拱橋方案均采用下承式結(jié)構(gòu)，在滿足通航要求前提下，有效地降低了線路標高；連續(xù)剛構(gòu)斜拉橋方案，由于混凝土梁梁體高度大，線路標高需抬高6m，造成引橋橋長增長，使得橋梁在相同線路范圍內(nèi)橋梁長度增加1304.93米。
從結(jié)構(gòu)上來講，鋼桁斜拉橋和連續(xù)鋼桁拱橋相比，鋼桁斜拉橋用鋼量少，鋼桁桿件種類少，給制造及安裝都帶來較大便利；另一方面由于斜拉索的作用，鋼桁斜拉橋的桿件使用的板厚較薄，也有利于桿件的制造及安裝。輔助墩的設(shè)置有效地提高了結(jié)構(gòu)剛度，減少了梁端轉(zhuǎn)角，更好地適應(yīng)了高速鐵路的運營要求。連續(xù)剛構(gòu)斜拉橋由于主梁采用了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，受收縮徐變的影響較大，對鐵路高速行車不利。
從施工方面來講，鋼桁斜拉橋和連續(xù)鋼桁拱橋的梁體施工均采用對稱懸臂拼裝法施工，但鋼桁斜拉橋可以利用斜拉索進行施工輔助，可不使用大型施工輔助設(shè)備，施工設(shè)施費用較少；而連續(xù)鋼桁拱橋的梁體施工必須依靠大型設(shè)備，且連續(xù)鋼桁拱橋在鋼桁梁架設(shè)后還仍需在梁體上搭設(shè)支架進行加勁拱的安裝，施工工序繁雜，施工難度大。連續(xù)剛構(gòu)斜拉橋梁體采用掛籃對稱懸臂灌注法施工，施工工序及難度與鋼桁斜拉橋基本相當(dāng)。
從景觀效果來講，斜拉橋由塔、索及梁組合的多重三角，在江河上更顯橋梁宏偉壯觀，與拱橋相比斜拉橋更富有沖擊力，高聳的橋塔給人以震撼及穩(wěn)定，景觀效果良好。連續(xù)剛構(gòu)斜拉橋也有良好的景觀效果，但由于其塔身較矮，視覺沖擊力略顯不足。
從抗震的角度來講，斜拉橋由于自振周期較長，又有拉索的作用，可以較大的緩解地震力的作用；鋼結(jié)構(gòu)橋梁又由于自重輕，鋼桿件受力各項同性，在地震作用下有充分的延性，與混凝土結(jié)構(gòu)相比有著很大的優(yōu)勢。
從經(jīng)濟比較來看，鋼桁斜拉橋和連續(xù)鋼桁拱橋為低線位方案，連續(xù)剛構(gòu)斜拉橋為高線位方案，對全橋橋梁長度影響不同。在影響范圍內(nèi)，經(jīng)過經(jīng)濟比較，連續(xù)鋼桁拱橋造價為鋼桁斜拉橋的1.05倍，連續(xù)剛構(gòu)斜拉橋造價為鋼桁斜拉橋的0.975倍。
4 結(jié)論
從經(jīng)濟比較來看，三方案總造價比較接近，以高線位方案最低，但從結(jié)構(gòu)運營以后的安全性來看，大跨度連續(xù)剛構(gòu)受長期收縮徐變影響較大，往往在運營多年之后會發(fā)生較大變形，有的甚至?xí)霈F(xiàn)裂縫，目前我國此類的事故已不是少數(shù)，對于高速鐵路運營來說，線路平順是至關(guān)重要的。鋼桁斜拉橋在結(jié)構(gòu)受力行為、結(jié)構(gòu)變形、景觀效果和施工工藝上均有較好優(yōu)點，經(jīng)綜合比較，桂平郁江特大橋主橋采用鋼桁斜拉橋方案。
參考文獻
[1] 鐵建設(shè)函［2005］140號，新建時速200~250公里客運專線鐵路設(shè)計暫行規(guī)定［S］..
