摘要：浩吉鐵路是一條新建雙線電氣化重載鐵路，線路全長1814.33km，其中常用跨度簡支梁1.79萬單線孔，數(shù)量巨大，因此簡支梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計對全線的工期和造價均有較明顯的影響。介紹浩吉鐵路后張法簡支T梁的設(shè)計和一些優(yōu)化措施，結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足重載鐵路要求，人行道首次采用了工字形鋼橫梁和混凝土形槽及RPC蓋板組成的組合結(jié)構(gòu)，對電纜的鋪設(shè)和檢修及聲屏障的設(shè)置均提供了便利條件，加寬人行道寬度，取消了避車臺，梁端防排水采用擋水臺及鋼蓋板方式。優(yōu)化措施降低了施工難度和工程造價，對重載鐵路和客貨共線鐵路簡支梁的設(shè)計具有一定的參考意義。

　　關(guān)鍵詞：重載鐵路;預(yù)應(yīng)力混凝土;簡支梁;T梁;設(shè)計;優(yōu)化

　　1概況

　　浩吉鐵路是一條新建雙線電氣化重載鐵路，線間距4m，軌道類型為有砟軌道。浩吉鐵路北起東烏鐵路的浩勒報吉站，經(jīng)內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、湖北、湖南、江西七省(自治區(qū))，終點到達江西省吉安市，線路全長1814.33km，為世界上一次建成最長的重載鐵路。目前，常用跨度簡支梁是我國鐵路橋梁的主要形式，簡支梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化對工程的質(zhì)量、功能及造價具有明顯影響。浩吉鐵路全線常用跨度簡支梁合計單線為1.79萬孔，折合雙線為8950孔，其中無聲屏障梁7958孔，有聲屏障梁992孔。

　　常用跨度簡支梁數(shù)量在全線的橋梁中占比較大，其結(jié)構(gòu)型式選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計對工程外觀、質(zhì)量、建設(shè)工期及造價均有重要影響。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比選，常用跨度簡支梁結(jié)構(gòu)類型采用有砟軌道后張法預(yù)應(yīng)力混凝土形梁，單線梁采用片梁，雙線梁采用片梁，各片梁之間通過橫隔板和橋面板現(xiàn)澆混凝土連成整體，隔板處加設(shè)橫向預(yù)應(yīng)力筋。簡支梁按有、無聲屏障分為兩個系列，每個系列包含32m、24m、20m和16m四個跨度梁型。研究表明，重載鐵路經(jīng)濟性能最優(yōu)的梁型為跨度簡支梁和跨度簡支箱梁。結(jié)合現(xiàn)有運架梁設(shè)備，潔吉鐵路以采用跨度簡支梁為主，跨度24m、20m和16m梁作為配跨使用。

　　2簡支T梁設(shè)計

　　2.1主要設(shè)計標準[5]

　　(1)環(huán)境類別及作用等級一般大氣條件下無防護措施的地面結(jié)構(gòu)，環(huán)境類別為碳化環(huán)境，作用等級為T1、T2。(2)設(shè)計速度客車160km/h，重載貨物列車100km/h(C62、C64為80km/h)。(3)線路情況單、雙線，正線直、曲線，線間距4.0～5.0m。(4)適應(yīng)線路最小曲線半徑 線路曲線半徑根據(jù)設(shè)計標準、地形及地物確定，其中一些聯(lián)絡(luò)線上需要設(shè)置更小的曲線半徑。常用跨度簡支梁工點多，需要適應(yīng)各種不同的曲線半徑，設(shè)計中采用不同跨度簡支梁以滿足不同曲線半徑工點橋的需要。

　　2.3主要材料[7]

　　(1)混凝土梁體混凝土強度等級C60。封錨混凝土采用補償收縮細石混凝土，縱向預(yù)應(yīng)力封錨混凝土強度等級為C60，橫向預(yù)應(yīng)力封錨混凝土強度等級為C40。現(xiàn)場澆筑橫隔板及橋面板連接濕接縫混凝土采用補償收縮細石混凝土，強度等級為C40。人行道板、形擋砟塊混凝土強度等級為C40。電纜槽蓋板采用RPC蓋板，內(nèi)設(shè)E5鋼筋網(wǎng)。(2)預(yù)應(yīng)力筋縱向預(yù)應(yīng)力筋采用公稱直徑為15.2mm的鋼絞線，抗拉強度為1860MPa，彈性模量為1.95×10MPa。橫向預(yù)應(yīng)力筋采用公稱直徑16mm預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒，抗拉強度1420MPa，彈性模量為2.0×10MPa，松弛率2%。

　　(3)鋼筋研究表明，在客貨共線、重載鐵路簡支梁中采用高強度經(jīng)濟性更好。因此。鋼筋普通鋼筋采用HPB300鋼筋及HRB400鋼筋。(4)人行道橫梁鋼料、預(yù)埋鋼板采用Q345，預(yù)埋套筒采用45號鋼調(diào)制。

　　2.4橋面布置

　　鐵路橋梁的橋面布置除滿足行車要求外，還需考慮大機養(yǎng)護、檢修通道及電纜鋪設(shè)的要求。根據(jù)線路大機養(yǎng)護的要求，線路中心距擋砟墻內(nèi)側(cè)距離不小于2.2m，同時考慮曲線上橋梁按平分中矢法布置，橋面中心線至擋砟墻內(nèi)側(cè)距離采用2.25m。單線采用兩片邊梁，雙線采用兩片邊梁和兩片中梁。雙線梁按線間距4.0m設(shè)計，當線間距在4.0～5.0m之間時，調(diào)整中梁間濕接縫寬度，當線間距大于5.0m時采用雙單線并置布置，同一座橋全橋采用一種布置形式。橋面兩側(cè)設(shè)人行道，無檢查梯側(cè)人行道寬為0.85m，設(shè)檢查梯側(cè)人行道寬為1.0m。人行道采用裝配式結(jié)構(gòu)10，鋼橫梁結(jié)構(gòu)上鋪設(shè)預(yù)制混凝土形槽+RPC蓋板形式，擋砟墻上預(yù)埋套筒。鋼橫梁與聲屏障基座焊接成整體，采用螺栓與預(yù)埋套筒連接。電纜鋪設(shè)于形槽內(nèi)，頂部采用RPC混凝土蓋板覆蓋。

　　2.5結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

　　影響結(jié)構(gòu)尺寸因素重載鐵路橋梁的恒載和活載均大于一般客貨共線鐵路11，對簡支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求。結(jié)構(gòu)尺寸確定不僅要綜合考慮梁體抗彎、抗剪、預(yù)應(yīng)力管道的保護層厚度，而且還需要考慮梁體剛度和車橋動力響應(yīng)效應(yīng)。研究表明14，橋梁在徐變、溫度、橋墩沉降等作用下會發(fā)生多種靜態(tài)變位，而且跨度越短、車速越高則對橋梁靜態(tài)變位的要求越嚴格。設(shè)計時需在預(yù)測橋梁靜態(tài)變位的基礎(chǔ)上合理選擇橋梁鍘度。橋梁結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)與重載列車的軸重有較明顯的相關(guān)性，豎向位移和橫向位移均隨著列車軸重的提高而增大16。預(yù)制梁橋面寬度、腹板厚度及梁體高度綜合考慮以上影響因素和現(xiàn)有運架梁設(shè)備確定，跨度梁梁高2，腹板厚度0.24，邊梁橋面寬2，中梁橋面寬1。

　　3細部結(jié)構(gòu)優(yōu)化

　　浩吉鐵路常用跨度簡支梁設(shè)計總結(jié)了山西中南部鐵路通道簡支梁設(shè)計經(jīng)驗，并結(jié)合客貨共線簡支梁的使用中發(fā)現(xiàn)的問題，對養(yǎng)護維修通道、梁端伸縮裝置等附屬設(shè)施進行了較大幅度優(yōu)化改進，改善了其使用性能，降低了梁工程造價。

　　3.1調(diào)整人行道寬度，取消避車臺設(shè)置根據(jù)TB/T100022017《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，重載鐵路線路中心至人行道欄桿內(nèi)側(cè)的凈距小于3.25m時設(shè)置避車臺�？拓浌簿�簡支梁人行道寬度有種，分別為1.05m和0.8m，當人行道寬度采用0.8m時，直線段即可滿足線路中心至人行道欄桿內(nèi)側(cè)的凈距不小于3.25m，曲線段由于線路中矢的影響，線路中心至人行道欄桿內(nèi)側(cè)的凈距小于3.25m。適當加寬人行道的寬度，檢查梯設(shè)置于人行道下方。不設(shè)檢查梯側(cè)寬度0.85m，設(shè)檢查梯側(cè)寬度1m，從而保證了線路中心至人行道欄桿內(nèi)側(cè)的凈距不小于3.25m，取消避車臺設(shè)置。取消避車臺簡化了結(jié)構(gòu)，降低了施工難度和工程造價。

　　3.2人行道結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

　　3.2.1鐵路簡支

　　梁人行道概況浩吉鐵路開始設(shè)計時鐵路簡支梁通用參考圖分為無聲屏障和設(shè)聲屏障兩個系列。無聲屏障梁人行道由擋砟墻處預(yù)埋形鋼、外設(shè)角鋼拼結(jié)三角支架和鋼筋混凝土人行道板組成，角鋼之間采用螺栓連接，其中水平肢角鋼伸出欄桿外側(cè)，以便安裝電纜槽，外掛式電纜槽設(shè)置于欄桿外側(cè)。

　　3.2.2存在的主要問題

　　客貨共線簡支梁在制造和運營養(yǎng)護過程中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些問題或不便之處，主要有如下幾方面。(1)無聲屏障梁拼結(jié)的角鋼支架整體性較差，連接螺栓多，加大了后期的養(yǎng)護工作量。電纜槽放置于欄桿外側(cè)，給施工和檢修帶來了一定的困難，且外掛式電纜槽造價較高。(2)聲屏障梁的人行道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工工序繁瑣，質(zhì)量不易保證。(3)有、無聲屏障梁的人行道高度和寬度均不同，電纜槽位置在平面和立面上也不在同一位置上，有、無聲屏障梁相接孔跨人行道和電纜槽均需要采取過渡措施。

　　3.2.3優(yōu)化措施

　　(1)人行道支架改為組合工字形鋼橫梁，鋼橫梁上鋪設(shè)鋼筋混凝土雙形槽，每側(cè)提供兩個電纜槽道，頂部采用RPC混凝土蓋板覆蓋，見圖。電纜鋪設(shè)于形槽內(nèi)，鋪設(shè)、檢算方便，且節(jié)省了外持電纜槽費用。工字形鋼橫梁在工廠焊接成型，質(zhì)量易于保證。

　　4試制、試驗

　　浩吉鐵路常用跨度簡支梁人行道組合結(jié)構(gòu)是一種新型的鐵路簡支梁人行道結(jié)構(gòu)，為結(jié)構(gòu)的可靠性、保證施工工藝的可操作性和結(jié)構(gòu)的可靠性，批量使用前，通過試驗梁的試制試驗進行了驗證。試驗內(nèi)容包含片梁的靜載試驗、人行道結(jié)構(gòu)制造和安裝和6m長的設(shè)置聲屏障人行道結(jié)構(gòu)加載試驗，試驗結(jié)果驗證浩吉鐵路簡支梁設(shè)計方案可行，結(jié)構(gòu)安全，其強度和剛度均滿足規(guī)范要求。試驗通過評審后，在浩吉鐵路全線推廣使用。

　　鐵路論文范例：高速鐵路制動區(qū)間鋼軌摩擦自激振動研究

　　5結(jié)語

　　本文簡要介紹浩吉鐵路后張法簡支梁的設(shè)計和一些優(yōu)化措施，浩吉鐵路首次采用一種新型的工字形鋼橫梁和混凝土形槽及RPC蓋板組成的組合結(jié)構(gòu)，為電纜的鋪設(shè)和檢修及聲屏障的設(shè)置均提供了便利條件，節(jié)省了造價較高的外掛式電纜槽。有、無聲屏障梁的橋面寬度和高度完全一致，相接順暢，避免了復(fù)雜的過渡措施。取消避車臺和優(yōu)化梁端防排水設(shè)施簡化了結(jié)構(gòu)，降低了施工難度。浩吉鐵路簡支梁優(yōu)化設(shè)計后提高了其使用功能，降低了工程造價，對重載鐵路和客貨共線鐵路簡支梁的設(shè)計具有一定的參考意義。

　　參考文獻：

　　[1]陳良江，文望清中國鐵路橋梁：19802020北京：中國鐵道出版社，2020

　　[2]楊鵬健，周勇政，高策，等.鐵路常用跨度標準梁技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新[J].鐵道標準設(shè)計，2020，64(11)：5156.

　　作者：朱超1，劉玉亮2，徐立松2，梁磊2，汪鵬翔2