1概述

　　京滬高速鐵路徐滬段經(jīng)過我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的華東地區(qū),沿線以平原和低山丘陵區(qū)為主 沿線經(jīng)過黃河 淮河 長江三大水系,位于各水系流域的中下游,地勢平坦,河谷交錯 京滬高速鐵路徐州至上海段正線大中橋總數(shù)為135座,共521.9km,占正線建筑長度的81.2%,超過50km的橋有3座

　　京滬高速鐵路丹陽以東進(jìn)入蘇南平原,沿途經(jīng)過常州 無錫 蘇州 昆山等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),該區(qū)段交通發(fā)達(dá),公路 河網(wǎng)密布 京滬高速鐵路自丹陽至昆山試驗段前(DKlll2+722.96~DKl276+505.97)全部采用高架橋梁通過,丹昆特大橋全長164.851km,為世界最長橋梁,并人選2009年中國企業(yè)新記錄

　　京滬高速鐵路丹昆特大橋主要通過的工程地質(zhì)分區(qū)包括:殘丘剝蝕區(qū)及長江沖積平原,沖湖積平原,湖沼積平原等 各工程地質(zhì)分區(qū)地層巖性的成因類型 巖土體結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)性質(zhì)等有所不同

　　2主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　　(1)鐵路等級:高速鐵路;

　　(2)股道數(shù)目:正線雙線;到發(fā)線 安全線 保養(yǎng)線104軌道;

　　(3)設(shè)計速度:正線350km/h,到發(fā)線80km/h;

　　(4)線間距:正線5.0m,到發(fā)線6.5m;

　　(5)設(shè)計活載:ZK活載;

　　(6)地震烈度:橋址區(qū)域地震動峰值加速度為0.05~O.109

　　3主要技術(shù)特點

　　本橋橋梁長度長,區(qū)域跨越大,在橋梁設(shè)計史上是絕無僅有的,它具有以下特點

　　3.1跨越道路河流多

　　本橋沿線跨越水面寬度20m以上的河道100余條 其中通航河流32條 并先后7次跨越陽澄湖的西 中 東湖區(qū),線路經(jīng)過湖區(qū)的總長度為5900m,共181個墩臺 跨越各類等級公(道)路160余條,其中高等級道路23條,并2次跨越既有滬寧鐵路

　　3.2特殊結(jié)構(gòu)多

　　該橋跨越的道路 河流多,并在常州 無錫 蘇州 昆山設(shè)了4個高架車站 全橋共設(shè)151處特殊結(jié)構(gòu),其中正線連續(xù)梁90處 道岔連續(xù)梁41處 系桿拱9處 連續(xù)梁拱1處 預(yù)應(yīng)力混凝土門式墩10處 主要跨度有:跨婁江的(70+136+70)m連續(xù)梁拱 跨常州西二環(huán)的128m提籃拱 跨龍虎塘的112m提籃拱 跨德勝河的96m系桿拱(先梁后拱施工方法) 跨錫澄運河 青陽港的96m系桿拱(先拱后梁施工方法) 跨錫澄高速 雙陽路的(48+2×80+48)m連續(xù)梁 跨新孟河的(40+2×72+40)m連續(xù)梁 跨柏廬路的(30+40+72+40+32)m道岔連續(xù)梁等

　　3.3地質(zhì)條件復(fù)雜

　　高速鐵路由于行車速度高,對橋梁樁基礎(chǔ)的激振較普通鐵路嚴(yán)重,樁基礎(chǔ)在高速鐵路車輛的激振下,其相關(guān)設(shè)計參數(shù)較常規(guī)取值有何差異直接關(guān)系到行車安全 丹昆特大橋不僅跨越蘇錫常軟土地區(qū) 無錫沉降漏斗區(qū) 還經(jīng)過無錫地裂縫防治區(qū),地質(zhì)條件相對復(fù)雜,橋梁基礎(chǔ)設(shè)計難度大

　　1997年進(jìn)行了“高速鐵路深厚軟弱地基上橋梁基礎(chǔ)合理形式及設(shè)計研究”,采集了蘇錫常地區(qū)軟土地質(zhì)鉆孔土樣,在試驗室內(nèi)進(jìn)行模擬軟土樁基動 靜載試驗 室內(nèi)動力激振試驗研究認(rèn)為,位于軟土地基的橋梁樁基礎(chǔ)其動承載力將下降,動 靜比值為0.8左右

　　為了更充分地了解軟土地基橋梁樁基長期在高速列車動荷載作用下的工作性狀,在京滬高速鐵路徐滬段昆山現(xiàn)場進(jìn)行了軟土地基橋梁樁基礎(chǔ)單樁豎向動靜載試驗研究工作 通過昆山試驗段橋梁樁基采用激振設(shè)備對兩組共6根試驗樁進(jìn)行動靜載試驗,得出以下結(jié)論:

　　(1)由動荷載引起的樁頂沉降量值較小;

　　(2)動荷載循環(huán)作用下樁頂動位移幅值較小,且很快能達(dá)到穩(wěn)定;

　　(3)動荷載作用初期,試驗樁樁身上部軟土層樁側(cè)摩阻力呈現(xiàn)弱化現(xiàn)象,樁身下部呈現(xiàn)強化現(xiàn)象,弱化的幅值小于強化幅值,動載作用過程中樁身軸力出現(xiàn)重分布現(xiàn)象

　　在樁端持力層較好的情況下,軟土地基橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計時可以忽略由高密度 高速度列車反

　　復(fù)作用下對樁基工后沉降和豎向承載力的影響

　　基于以上的試驗研究成果,確定高速鐵路橋梁樁基極限摩阻力取值標(biāo)準(zhǔn),為高速鐵路軟土地

　　區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計提供了理論支撐

　　3.4工程量大

　　由于全橋跨越的道路河流多,采用的特殊結(jié)構(gòu)數(shù)量和類型多,地質(zhì)條件相對較差,加之高速鐵路對橋梁剛度及沉降要求高,本橋圬工量非常大 其中預(yù)制架設(shè)(現(xiàn)澆)簡支梁4955孔,鉆孔樁施工3025×104m 全橋梁 墩 基礎(chǔ)主要圬工如下:C50混凝土1845×104m3 C35混凝土85.3x104m3 C30混凝土342.7x104m3 鋼絞線68×104t 鋼筋545×104t

　　4主要節(jié)點設(shè)計

　　41系桿拱

　　拱橋歷來就被人們比喻為天上的彩虹,為經(jīng)典橋型 尼爾森體系拱由于斜桿的存在大大地減少了結(jié)構(gòu)的剪切變形,其豎向撓度沿縱橋向的變化率均小于吊桿平行布置的拱橋,因此,通過吊桿布置形式改變即可提高橋梁的豎向剮度,具有足夠的豎向和橫向剛度,滿足列車安全 平穩(wěn) 舒適的運營要求 由于系桿拱橋建筑高度較低,特別適合于河流 道路交角小 凈空受限制 需設(shè)置大跨度的工點

　　全橋共9處采用系桿拱,跨度主要有96m 112nl 128m 主要用于跨越通航河流 高等級公路等 根據(jù)現(xiàn)場條件,系桿拱施工方法分先梁后拱和先拱后梁2種

　　本橋在無錫跨錫澄運河 錫北運河 錫十一圩 昆山跨青陽港處96m系桿拱采用了先拱后梁的施工方法,避免在航道繁忙的河道上搭設(shè)支架,最大限度地減小了施工對航運的影響 先拱后梁施工方法為先采用纜索吊裝拱肋節(jié)段,合龍后灌注管內(nèi)混凝土,張拉系桿,然后搭設(shè)支架現(xiàn)澆靠拱腳段系粱,拱肋鋼管混凝土灌注后,在拱肋上懸掛模板,分段現(xiàn)澆各節(jié)段系梁混凝土 系梁合龍前,由于拱肋承受的荷載不斷增加,拱腳必然會產(chǎn)生較大的水平推力,設(shè)計考慮在墩頂設(shè)置臨時固結(jié),并張拉4束無黏結(jié)高強低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線,以平衡墩頂產(chǎn)生的水平推力

　　目前,先拱后梁施工系桿拱設(shè)計及施工處于國內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)水平

　　拱橋良好的景觀效果也成為全橋一道亮麗的風(fēng)景,其中蘇州工業(yè)園區(qū)跨新華街96m系桿拱已被作為園區(qū)景觀亮點 丹昆特大橋跨常州西二環(huán)效果圖(如圖1所示)

　　圖1常州西二環(huán)128m提藍(lán)拱

　　4.2高架車站

　　由于丹昆特大橋經(jīng)長江三角洲經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的蘇錫常地區(qū),沿線道路 河流多 若設(shè)落地車站,一是站位受道路 河流控制,不利地方城市規(guī)劃;二是縱坡反復(fù)調(diào)整 路橋頻繁過渡對高速行車不利 綜合考慮全橋共設(shè)常州北站 無錫東站 蘇州北站 昆山南站4個高架車站 在一座橋上設(shè)4個高架車站,注定使丹昆特大橋成為世界上獨一無二的橋梁,為中國橋梁建設(shè)添上了濃墨重彩的一筆

　　橋上道岔采用縱連底座板式無砟軌道元縫道岔在世界上未有先例,存在新的技術(shù)特點和難點,道岔區(qū)橋梁的設(shè)計不再是單純的橋梁設(shè)計,必須結(jié)合軌道 道岔等一起考慮:考慮無縫道岔 無砟軌道 橋梁之間的相互作用,考慮溫度荷載 牽引力 制動力等軌道力對橋梁的影響;考慮橋梁平面布置 橋梁結(jié)構(gòu)形式 道岔梁及橋墩的剛度等對軌道 道岔的影響

　　結(jié)合橋梁及道岔受力及變形規(guī)律 “車一岔一橋”相互作用特性等因素,道岔區(qū)橋梁設(shè)計的關(guān)鍵及創(chuàng)新點在于:采用合理的橋式方案,減小道岔尤其是尖軌和轍叉處的粱一軌相對位移,確保道岔結(jié)構(gòu)安全,確保軌道平順;道岔梁采用整體性較好的箱梁,適當(dāng)提高截面豎 橫向剛度,提高梁部的白振頻率,減小活載作用下的粱體撓度及梁端轉(zhuǎn)角;適當(dāng)提高道岔區(qū)橋梁梁下部結(jié)構(gòu)的剛度

　　京滬高速鐵路丹昆特大橋道岔區(qū)橋梁設(shè)計很好地滿足了橋梁結(jié)構(gòu)強度 應(yīng)力 抗裂安全系數(shù)等要求,確保橋梁結(jié)構(gòu)安全;滿足軌道及道岔的強度 穩(wěn)定 位移等要求,確保軌道及道岔結(jié)構(gòu)安全,減少軌道 道岔的維護(hù)工作量;時速350km的高速列車通過道岔區(qū)時,“車一岔一橋”動力性能滿足規(guī)范要求,確保列車運行安全性 平穩(wěn)性

　　4.3橋墩

　　高速鐵路丹昆特大橋采用了矩形雙柱墩 空心墩 雙線單圓柱形橋墩等,墩型的選用應(yīng)結(jié)合橋梁的地形 地勢 水文條件 立交條件及橋高等具體情況選用

　　橋墩設(shè)計時,綜合考慮結(jié)構(gòu)的安全 經(jīng)濟(jì) 耐久性 方便施工 便于維修養(yǎng)護(hù)等功能 墩頂除通過支座支承梁部外,還有其它附屬功能,如更換支座時千斤頂擺放空間 防止落粱和防止梁部移動設(shè)施 檢查或更換支座時工作空間 墩頂排水等

　　鑒于京滬高速鐵路丹昆特大橋設(shè)計多采用預(yù)制架設(shè)的簡支箱梁,梁高3.05m(高跨比相對較大),而橋墩普遍不高,橋墩外形線條不宜變化太快,因此采用的橋墩墩身一坡到底,橋墩均不設(shè)頂帽,結(jié)構(gòu)簡單 施工方便 由于丹昆特大橋大多橋梁墩高在12m以內(nèi),考慮到12nl以下空心墩施工時較為困難.特意研究了為盡量保持與矩形空心墩外形一致 便于施工的雙柱式矩形橋墩(如圖2所示),既減少了橋墩圬工量,也極大地方便了橋墩外模的制作 倒用,又可縮短工期,墩型簡捷流暢,受到了參建單位和新聞媒體的一致好評 經(jīng)過對京滬高速鐵路全線橋墩技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,墩高小于12m時,雙矩形柱墩也是最優(yōu)的,橋墩投資分析圖(如圖3所示)

　　圖2雙柱式矩形橋墩圖

　　4.4(70+136+70)m連續(xù)梁拱

　　丹昆特大橋在DKl253+710跨越婁江及312國道斜交角僅為35 20’ 主要地層為淤泥質(zhì)黏土 黏土 粉土 粉砂等,持力層為硬塑黏土 設(shè)計采用了(70+136+70)m連續(xù)梁拱 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)粱拱主要由拱肋 系粱 吊桿 橫梁及橋面系組合起來共同承受荷載,是1種結(jié)構(gòu)受力合理 外形美觀 新穎的結(jié)構(gòu)體系

　　它利用拱肋承擔(dān)由吊桿傳來的部分二期恒載和活載產(chǎn)生的壓力,系梁預(yù)應(yīng)力束抵抗拱端的推力并承受結(jié)構(gòu)自重 部分二期恒載及活載產(chǎn)生的彎矩 剪力等 既克服了傳統(tǒng)拱橋巨大的拱端推力,又改善了連續(xù)梁橋較大的彎矩和剪力的受力狀況,最大限度地發(fā)揮了拱梁混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋各自的特點,工藝上鋼管可充當(dāng)模板或起到勁性骨架作用,同時作為施工過程中主要承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件,還具有較大的豎向剛度和良好的動力性能,不失為高速鐵路橋梁設(shè)計中一種合適的梁型

　　跨婁江(70+136+70)m連續(xù)梁拱(如圖3所示).主梁為C55預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),縱向 橫向和豎向三向預(yù)應(yīng)力體系 箱梁頂寬14.4m,直腹板,單箱雙室變高度箱形截面,跨中及邊支點處梁高圖3橋墩投資分析圖4.0m,中支點處梁高75m,梁高按圓曲線變化 拱肋計算跨度L=136.0m,設(shè)計矢高f=272m,

　　矢跨比f/L=1:5,拱軸線采用二次拋物線 拱肋為鋼管混凝土結(jié)構(gòu),拱肋采用等高度啞鈴形截面,截面高度28m 拱肋弦管及綴板均采用Q345qD鋼,內(nèi)填充C55微膨脹混凝土 吊桿順橋向間距8m,全橋共設(shè)14對吊桿 吊桿上端穿過拱肋,錨于拱肋上緣張拉底座,下端錨于吊點橫梁下緣固定底座

　　圖3(70+136+70)m連續(xù)粱拱布置圖(單位:cm)

　　主橋采用“先梁后拱”施工方法,主要施工步驟如下:利用掛籃懸臂澆筑主梁;合龍主梁邊孔,拆除臨時支墩;合龍主梁中孔;以橋面為工作面,支架拼裝鋼管拱肋;依次灌注拱肋上弦管 下弦管 綴板內(nèi)混凝土;按指定次序張拉吊桿,調(diào)整吊桿力;張拉主梁后期鋼索;施工橋面系;調(diào)整吊桿力到成橋設(shè)計索力

　　45陽澄湖橋段

　　陽澄湖位于蘇州古城區(qū)的東北10km處,是江蘇省重要的淡水湖泊之一,水域面積為120km2 陽澄湖是蘇州市重要的飲用水源地之一,同時兼有漁業(yè)養(yǎng)殖 生產(chǎn)用水 灌溉 旅游 航運及防汛等多方面功能 京滬高速鐵路陽澄湖段先后7次跨越陽澄湖的西 中 東湖區(qū),線路經(jīng)過湖區(qū)的總長度為5900m,共181個墩臺

　　簡支箱梁橋墩:一般情況下采用雙柱墩;墩高大于12m者采用矩形空心墩;連續(xù)梁橋墩均采用實體橋墩 跨越湖區(qū)采用整齊劃一的橋墩,視覺效果好(如圖4所示)

　　圖4陽澄湖橋段布置圈

　　本橋段橋墩基礎(chǔ)均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ),樁徑根據(jù)不同跨度和地質(zhì)條件分別有1.0m 1.25m 1.5m 陽澄湖湖區(qū)內(nèi)92~171號 185—194號 322~346號 462~508號橋墩采用棧橋施工,基礎(chǔ)采用環(huán)保較好的旋挖鉆施工,橋梁跨越陽澄湖區(qū)時采用鋼板樁圍堰,盡量減小對湖區(qū)環(huán)境的影響,能保證施工范圍外水域的聯(lián)通 循環(huán),也滿足防洪需要

　　施工單位進(jìn)場后,經(jīng)與地方協(xié)商,考慮盡量減小影響陽澄湖區(qū)水源 漁業(yè)養(yǎng)殖的水質(zhì),結(jié)合陽澄湖特殊的地質(zhì)條件(表層為硬塑黏土),將設(shè)計文件中所采用的“鋼棧橋和鋼圍堰”優(yōu)化為“雙排樁筑壩圍堰”的施工方案,橋梁施工均在分段的條形圍堰內(nèi)進(jìn)行,該方案僅在圍堰施工期對湖床造成短期局部擾動,把湖區(qū)橋梁施工對環(huán)境的影響降到了最低 將湖區(qū)橋梁水中施工改為陸地施工,在工程質(zhì)量 環(huán)水保 工期 安全等方面更有保障

　　5結(jié)語

　　由于橋梁長度長 跨越區(qū)域大 控制點多,施工中會多多少少暴露一些設(shè)計問題,需要結(jié)合施工等因素對設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化 完善,確保設(shè)計安全 經(jīng)濟(jì) 合理

　　(1)孔跨布置宜綜合考慮城市發(fā)展及地方主管部門要求,跨度不宜摳得太緊 由于丹昆特大橋經(jīng)過華東經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),橋梁長度大,控制工點多,孔跨調(diào)整很困難

　　(2)沒有特別重要的控制點,常用跨度橋梁盡量按等跨布置,必要時可采取改路等措施以減少變跨橋梁,便于架橋機架梁,在架梁通道受限制的控制點,也可采用預(yù)制非標(biāo)簡支梁來疏通架梁通道