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(shì)平坦,河谷交錯(cuò) 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(yàn)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(jí):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(jì)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(jì)活載:ZK活載;

　　(6)地震烈度:橋址區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度為0.05~O.109

　　3主要技術(shù)特點(diǎn)

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

　　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(gè)墩臺(tái) 跨越各類等級(jí)公(道)路160余條,其中高等級(jí)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(gè)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(yùn)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(duì)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(jì)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(duì)復(fù)雜,橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(jì)研究”,采集了蘇錫常地區(qū)軟土地質(zhì)鉆孔土樣,在試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行模擬軟土樁基動(dòng) 靜載試驗(yàn) 室內(nèi)動(dòng)力激振試驗(yàn)研究認(rèn)為,位于軟土地基的橋梁樁基礎(chǔ)其動(dòng)承載力將下降,動(dòng) 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(dòng)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(chǎng)進(jìn)行了軟土地基橋梁樁基礎(chǔ)單樁豎向動(dòng)靜載試驗(yàn)研究工作 通過昆山試驗(yàn)段橋梁樁基采用激振設(shè)備對(duì)兩組共6根試驗(yàn)樁進(jìn)行動(dòng)靜載試驗(yàn),得出以下結(jié)論:

　　(1)由動(dòng)荷載引起的樁頂沉降量值較小;

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

　　(3)動(dòng)荷載作用初期,試驗(yàn)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(qiáng)化現(xiàn)象,弱化的幅值小于強(qiáng)化幅值,動(dòng)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(jì)時(shí)可以忽略由高密度 高速度列車反

　　復(fù)作用下對(duì)樁基工后沉降和豎向承載力的影響

　　基于以上的試驗(yàn)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(jì)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(duì)較差,加之高速鐵路對(duì)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(jiǎn)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(diǎn)設(shè)計(jì)

　　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(yùn)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(diǎn)

　　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(jí)公路等 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)河 錫北運(yùn)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(duì)航運(yùn)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(huì)產(chǎn)生較大的水平推力,設(shè)計(jì)考慮在墩頂設(shè)置臨時(shí)固結(jié),并張拉4束無黏結(jié)高強(qiáng)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(jì)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(diǎn) 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(duì)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(gè)高架車站 在一座橋上設(shè)4個(gè)高架車站,注定使丹昆特大橋成為世界上獨(dú)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(diǎn)和難點(diǎn),道岔區(qū)橋梁的設(shè)計(jì)不再是單純的橋梁設(shè)計(jì),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(dòng)力等軌道力對(duì)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(duì)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(jì)的關(guān)鍵及創(chuàng)新點(diǎn)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(duì)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(jì)很好地滿足了橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(qiáng)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(shí)速350km的高速列車通過道岔區(qū)時(shí),“車一岔一橋”動(dòng)力性能滿足規(guī)范要求,確保列車運(yùn)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(shì) 水文條件 立交條件及橋高等具體情況選用

　　橋墩設(shè)計(jì)時(shí),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(shí)千斤頂擺放空間 防止落粱和防止梁部移動(dòng)設(shè)施 檢查或更換支座時(shí)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(jì)多采用預(yù)制架設(shè)的簡(jiǎn)支箱梁,梁高3.05m(高跨比相對(duì)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(jiǎn)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(shí)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(jiǎn)捷流暢,受到了參建單位和新聞媒體的一致好評(píng) 經(jīng)過對(duì)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(shí),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?qǐng)D

　　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(jì)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(diǎn),工藝上鋼管可充當(dāng)模板或起到勁性骨架作用,同時(shí)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(dòng)力性能,不失為高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)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(diǎn)處梁高圖3橋墩投資分析圖4.0m,中支點(diǎn)處梁高75m,梁高按圓曲線變化 拱肋計(jì)算跨度L=136.0m,設(shè)計(jì)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(duì)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(diǎn)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(shí)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(jì)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(shí)兼有漁業(yè)養(yǎng)殖 生產(chǎn)用水 灌溉 旅游 航運(yùn)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(gè)墩臺(tái)

　　簡(jiǎn)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(shí)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(hào) 185—194號(hào) 322~346號(hào) 462~508號(hào)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(shí)采用鋼板樁圍堰,盡量減小對(duì)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(chǎng)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(jì)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(duì)湖床造成短期局部擾動(dòng),把湖區(qū)橋梁施工對(duì)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(diǎn)多,施工中會(huì)多多少少暴露一些設(shè)計(jì)問題,需要結(jié)合施工等因素對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化 完善,確保設(shè)計(jì)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(diǎn)多,孔跨調(diào)整很困難

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