丹阳至昆山高铁，长164.85km天下最长高速铁路大桥设想，新记录

1概述

京沪高速铁路徐沪段颠末我国经济发达的华东地域,沿线以平原和低山丘陵区为主｡沿线颠末黄河､淮河､长江三洪流系,位于各水系流域的中卑鄙,阵势平展,河谷交织｡京沪高速铁路徐州至上海段正线大中桥总数为135座,共521.9km,占正线修建长度的81.2%,凌驾50km的桥有3座｡

京沪高速铁路丹阳以东进入苏南平原,沿途颠末常州､无锡､苏州､昆山等经济发达地域,该区段交通发达,公路､河网密布｡京沪高速铁路自丹阳至昆山试验段前(DKlll2+722.96~DKl276+505.97)全部采纳高架桥梁通过,丹昆特大桥全长164.851km,为天下最长桥梁,并人选2009年中国企业新记载｡

京沪高速铁路丹昆特大桥重要通过的工程地质分区包罗:残丘剥蚀区及长江冲积平原,冲湖积平原,湖沼积平原等｡各工程地质分区地层岩性的成因范例､岩土体布局及物理力学性子等有所差别｡

2重要技能尺度

(1)铁路品级:高速铁路;

(2)股道数量:正线双线;到发线､宁静线､调养线104轨道;

(3)设计速率:正线350km/h,到发线80km/h;

(4)线间距:正线5.0m,到发线6.5m;

(5)设计活载:ZK活载;

(6)地动烈度:桥址地区地动动峰值加快度为0.05~O.109｡

3重要技能特点

本桥桥梁长度长,地区超过大,在桥梁设计史上是绝无仅有的,它具有以下特点｡

3.1超过门路河道多

本桥沿线超过水面宽度20m以上的河流100余条｡此中通航河道32条｡并先后7次超过阳澄湖的西､中､东湖区,线路颠末湖区的总长度为5900m,共181个墩台｡超过各种品级公(道)路160余条,此中高品级门路23条,并2次超过既有沪宁铁路｡

3.2特别布局多

该桥超过的门路､河道多,并在常州､无锡､苏州､昆山设了4个高架车站｡全桥共设151处特别布局,此中正线一连梁90处､道岔一连梁41处､系杆拱9处､一连梁拱1处､预应力混凝土门式墩10处｡重要跨度有:跨娄江的(70+136+70)m一连梁拱､跨常州西二环的128m提篮拱､跨龙虎塘的112m提篮拱､跨德胜河的96m系杆拱(先梁后拱施工要领)､跨锡澄运河､青阳港的96m系杆拱(先拱后梁施工要领)､跨锡澄高速､双阳路的(48+2×80+48)m一连梁､跨新孟河的(40+2×72+40)m一连梁､跨柏庐路的(30+40+72+40+32)m道岔一连梁等｡

3.3地质条件庞大

高速铁路因为行车速率高,对桥梁桩底子的激振较一般铁路严峻,桩底子在高速铁路车辆的激振下,其相干设计参数较通例取值有何差别直接干系到行车宁静｡丹昆特大桥不但超过苏锡常软地皮区､无锡沉降漏斗区､还颠末无锡地缝隙防治区,地质条件相对庞大,桥梁底子设计难度大｡

1997年举行了“高速铁路深厚脆弱地基上桥梁底子公道情势及设计研究”,收罗了苏锡常地域软地皮质钻孔土样,在试验室内举行模仿软土桩基动､静载试验｡室内动力激振试验研究以为,位于软地皮基的桥梁桩底子其动承载力将降落,动､静比值为0.8左右｡

为了更充实地相识软地皮基桥梁桩基恒久在高速列车动荷载作用下的事情性状,在京沪高速铁路徐沪段昆山现场举行了软地皮基桥梁桩底子单桩竖向消息载试验研究事情｡通过昆山试验段桥梁桩基采纳激振设置装备摆设对两组共6根试验桩举行消息载试验,得出以下结论:

(1)由动荷载引起的桩顶沉降量值较小;

(2)动荷载轮回作用下桩顶动位移幅值较小,且很快能到达稳健;

(3)动荷载作用初期,试验桩桩身上部软土层桩侧摩阻力出现弱化征象,桩身下部出现强化征象,弱化的幅值小于强化幅值,动载作用历程中桩身轴力显现重漫衍征象｡

在桩端持力层较好的情形下,软地皮基桥梁桩底子设计时可以纰漏由高密度､高速率列车反

复作用下对桩基工后沉降和竖向承载力的影响｡

基于以上的试验研究结果,确定高速铁路桥梁桩基极限摩阻力取值尺度,为高速铁路软地皮

区底子设计提供了理论支持｡

3.4工程量大

因为全桥超过的门路河道多,采纳的特别布局数目和范例多,地质条件相对较差,加之高速铁路对桥梁刚度及沉降要求高,本桥圬工量非常大｡此中预制架设(现浇)简支梁4955孔,钻孔桩施工3025×104m｡全桥梁､墩､底子重要圬工如下:C50混凝土1845×104m3､C35混凝土85.3x104m3､C30混凝土342.7x104m3､钢绞线68×104t､钢筋545×104t｡

4重要节点设计

41系杆拱

拱桥向来就被人们比方为天上的彩虹,为经典桥型｡尼尔森体系拱因为斜杆的存在大大地淘汰告终构的剪切变形,其竖向挠度沿纵桥向的改变率均小于吊杆平行部署的拱桥,是以,通过吊杆部署情势转变即可进步桥梁的竖向挠度,具有充足的竖向和横向刚度,餍足列车宁静､安稳､安宁的运营要求｡因为系杆拱桥修建高度较低,格外得当于河道､门路交角小､净空受限定､需设置大跨度的工点｡

全桥共9处采纳系杆拱,跨度重要有96m､112nl､128m｡重要用于超过通航河道､高品级公路等｡依据现场条件,系杆拱施工要领分先梁后拱和先拱后梁2种｡

本桥在无锡跨锡澄运河､锡北运河､锡十一圩､昆山跨青阳港处96m系杆拱采纳了先拱后梁的施工要领,幸免在航道繁忙的河流上搭设支架,最大限度地减小了施工对航运的影响｡先拱后梁施工要领为先采纳缆索吊装拱肋节段,合龙后贯注管内混凝土,张拉系杆,然后搭设支架现浇靠拱脚段系粱,拱肋钢管混凝土贯注后,在拱肋上吊挂模板,分段现浇各节段系梁混凝土｡系梁合龙前,因为拱肋蒙受的荷载不停增添,拱脚必定会孕育发生较大的程度推力,设计思量在墩顶设置暂时凝结,并张拉4束无黏结高强低松懈预应力钢绞线,以均衡墩顶孕育发生的程度推力｡

现在,先拱后梁施工系杆拱设计及施工处于国内偕行业先辈程度｡

拱桥精良的景观成效也成为全桥一道亮丽的风物,此中苏州产业园区跨新华街96m系杆拱已被作为园区景观亮点｡丹昆特大桥跨常州西二环成效图(如图1所示)｡

图1常州西二环128m提蓝拱

4.2高架车站

因为丹昆特大桥经长江三角洲经济发达的苏锡常地域,沿线门路､河道多｡若设落地车站,一是站位受门路､河道操纵,倒霉地方都会计划;二是纵坡重复调解､路桥频仍过渡对高速行车倒霉｡综合思量全桥共设常州北站､无锡东站､苏州北站､昆山南站4个高架车站｡在一座桥上设4个高架车站,注定使丹昆特大桥成为天下上唯一无二的桥梁,为中国桥梁设置装备摆设添上了浓墨重彩的一笔｡

桥上道岔采纳纵连底座板式无砟轨道元缝道岔活着界上未有先例,存在新的技能特点和难点,道岔区桥梁的设计不再是单纯的桥梁设计,一定联合轨道､道岔等一路思量:思量无缝道岔､无砟轨道､桥梁之间的相互作用,思量温度荷载､牵引力､制动力等轨道力对桥梁的影响;思量桥梁平面部署､桥梁布局情势､道岔梁及桥墩的刚度等对轨道､道岔的影响｡

联合桥梁及道岔受力及变形纪律､“车一岔一桥”相互作用特性等身分,道岔区桥梁设计的要害及创新点在于:采纳公道的桥式方案,减小道岔尤其是尖轨和辙叉处的粱一轨相对位移,确保道岔布局宁静,确保轨道平顺;道岔梁采纳团体性较好的箱梁,得当进步截面竖､横向刚度,进步梁部的自振频率,减小活载作用下的粱体挠度及梁端转角;得当进步道岔区桥梁梁下部布局的刚度｡

京沪高速铁路丹昆特大桥道岔区桥梁设计很好地餍足了桥梁布局强度､应力､抗裂宁静系数等要求,确保桥梁布局宁静;餍足轨道及道岔的强度､稳健､位移等要求,确保轨道及道岔布局宁静,淘汰轨道､道岔的维护事情量;时速350km的高速列车通过道岔区时,“车一岔一桥”动力性能餍足范例要求,确保列车运行宁静性､安稳性｡

4.3桥墩

高速铁路丹昆特大桥采纳了矩形双柱墩､空心墩､双线单圆柱形桥墩等,墩型的选用应联合桥梁的地形､阵势､水文条件､立交条件及桥高等详细情形选用｡

桥墩设计时,综合思量布局的宁静､经济､历久性､便利施工､便于修理养护等功效｡墩顶除通过支座支承梁部外,另有别的隶属功效,如调换支座时千斤顶摆放空间､防备落粱和防备梁部移动办法､查抄或调换支座时事情空间､墩顶排水等｡

鉴于京沪高速铁路丹昆特大桥设计多采纳预制架设的简支箱梁,梁高3.05m(高跨比相对较大),而桥墩广泛不高,桥墩形状线条不宜改变太快,是以采纳的桥墩墩身一坡究竟,桥墩均不设顶帽,布局简洁､施工便利｡因为丹昆特大桥大多桥梁墩高在12m以内,思量到12nl以下空心墩施工时较为困难.特地研究了为只管即便连结与矩形空心墩形状同等､便于施工的双柱式矩形桥墩(如图2所示),既淘汰了桥墩圬工量,也极大地便利了桥墩外模的制作､倒用,又可收缩工期,墩型简便流利,受到了参建单元和消息媒体的同等好评｡颠末对京沪高速铁路全线桥墩技能经济比力,墩高小于12m时,双矩形柱墩也是最优的,桥墩投资阐发图(如图3所示)｡

图2双柱式矩形桥墩图

4.4(70+136+70)m一连梁拱

丹昆特大桥在DKl253+710超过娄江及312国道斜交角仅为35｡20’｡重要地层为淤泥质黏土､黏土､粉土､粉砂等,持力层为硬塑黏土｡设计采纳了(70+136+70)m一连梁拱｡预应力混凝土一连粱拱重要由拱肋､系粱､吊杆､横梁及桥面系组合起来配合蒙受荷载,是1种布局受力公道､形状雅观､新鲜的布局体系｡

它使用拱肋负担由吊杆传来的部门二期恒载和活载孕育发生的压力,系梁预应力束抗击拱真个推力并蒙受布局自重､部门二期恒载及活载孕育发生的弯矩､剪力等｡既降服了传统拱桥庞大的拱端推力,又改进了一连梁桥较大的弯矩和剪力的受力状态,最大限度地发挥了拱梁混凝土和预应力钢筋各自的特点,工艺上钢管可充任模板或起到劲性骨架作用,同时作为施工历程中重要承重布局构件,还具有较大的竖向刚度和精良的动力性能,不失为高速铁路桥梁设计中一种符合的梁型｡

跨娄江(70+136+70)m一连梁拱(如图3所示).主梁为C55预应力混凝土布局,纵向､横向和竖向三向预应力体系｡箱梁顶宽14.4m,直腹板,单箱双室变高度箱形截面,跨中及边支点处梁高图3桥墩投资阐发图4.0m,中支点处梁高75m,梁高按圆曲线改变｡拱肋盘算跨度L=136.0m,设计矢高f=272m,

矢跨比f/L=1:5,拱轴线采纳二次抛物线｡拱肋为钢管混凝土布局,拱肋采纳等高度哑铃形截面,截面高度28m｡拱肋弦管及缀板均采纳Q345qD钢,内添补C55微膨胀混凝土｡吊杆顺桥向间距8m,全桥共设14对吊杆｡吊杆上端穿过拱肋,锚于拱肋上缘张拉底座,下端锚于吊点横梁下缘牢固底座｡

图3(70+136+70)m一连粱拱部署图(单元:cm)

主桥采纳“先梁后拱”施工要领,重要施工步调如下:使用挂篮悬臂浇筑主梁;合龙主梁边孔,拆除暂时支墩;合龙主梁中孔;以桥面为事情面,支架拼装钢管拱肋;依次贯注拱肋上弦管､下弦管､缀板内混凝土;按指定序次张拉吊杆,调解吊杆力;张拉主梁后期钢索;施工桥面系;调解吊杆力到成桥设计索力｡

45阳澄湖桥段

阳澄湖位于苏州古城区的东北10km处,是江苏省紧张的淡水湖泊之一,水域面积为120km2｡阳澄湖是苏州市紧张的饮用水源地之一,同时兼有渔业养殖､生产用水､灌溉､旅行､航运及防汛等多方面功效｡京沪高速铁路阳澄湖段先后7次超过阳澄湖的西､中､东湖区,线路颠末湖区的总长度为5900m,共181个墩台｡

简支箱梁桥墩:普通情形下采纳双柱墩;墩高峻于12m者采纳矩形空心墩;一连梁桥墩均采纳实体桥墩｡超过湖区采纳整洁同等的桥墩,视觉成效好(如图4所示)｡

图4阳澄湖桥段部署圈

本桥段桥墩底子均采纳钻孔贯注桩底子,桩径依据差别跨度和地质条件分别有1.0m､1.25m､1.5m｡阳澄湖湖区内92~171号､185—194号､322~346号､462~508号桥墩采纳栈桥施工,底子采纳环保较好的旋挖钻施工,桥梁超过阳澄湖区时采纳钢板桩围堰,只管即便减小对湖区情况的影响,能包管施工范畴外水域的联通､轮回,也餍足防洪必要｡

施工单元出场后,经与地方协商,思量只管即便减小影响阳澄湖区水源､渔业养殖的水质,联合阳澄湖特别的地质条件(表层为硬塑黏土),将设计文件中所采纳的“钢栈桥和钢围堰”优化为“双排桩筑坝围堰”的施工方案,桥梁施工均在分段的条形围堰内举行,该方案仅在围堰施工期对湖床造成短期局部扰动,把湖区桥梁施工对情况的影响降到了最低｡将湖区桥梁水中施工改为陆地施工,在工程质量､环水保､工期､宁静等方面更有保障｡

5结语

因为桥梁长度长､超过地区大､操纵点多,施工中会多几多少袒露一些设计题目,必要联合施工等身分对设计举行优化､美满,确保设计宁静､经济､公道｡

(1)孔跨部署宜综合思量都会进展及地方主管部分要求,跨度不宜抠得太紧｡因为丹昆特大桥颠末华东经济发达地域,桥梁长度大,操纵工点多,孔跨调解很困难｡

(2)没有格外紧张的操纵点,常用跨度桥梁只管即便按等跨部署,须要时可接纳改路等步伐以淘汰变跨桥梁,便于架桥机架梁,在架梁通道受限定的操纵点,也可采纳预制非标简支梁来疏通架梁

通道｡