1、滨北线松花江公铁两用桥改建工程江北市政引桥方案设计摘要：既有公铁两用桥中公路桥已经废弃，铁路桥已运营近 76年，在下游 50m处新建公铁两用桥梁，本方案就江北市政引桥整体及其控制节点部位进行了比选。 关键词：公铁两用桥、市政、江北引桥、方案、比选 中图分类号：TU99 文献标识码： A 一.概况 1工程概况 本项目为既有滨北线松花江公铁两用桥改建工程，位于哈尔滨市东部，连接哈市松北区与主城区。滨北线松花江公铁两用桥改建工程的建设，增加过江联系通道，加强区域之间的交通联系，对缓解市区过江交通压力，重新分配城市过江交通流量，彻底解除滨北线松花江铁路过江通道、城市道路交通瓶颈和安全隐患以及改善哈尔滨
2、市铁路、城市道路路网的布局，提高综合运输能力，发展地方经济均具有十分重要的战略意义。本项目“滨北线松花江公铁两用桥改建工程可行性研究报告” ，获2013年度北京市优秀工程咨询成果奖”一等奖” 。 2.工程场地自然条件 2.1.地形、地貌 哈尔滨市区地貌特征受松花江水系控制，按成因形态分为剥蚀堆积、洪积平原和侵蚀堆积冲积河谷平原。前者分布在哈尔滨南部，地势较高，具缓坡漫岗状起伏；后者为松花江水系冲积而成，地貌低平，微地貌发育。进一步按形态单元划分为岗阜状平原、松花江阶地、松花江高漫滩和松花江低漫滩，哈尔滨市地势南高北低，地形坡向松花江及阿什河谷。2.2.岩土工程地质条件 根据据钻孔揭示，推荐桥位
3、及比较桥位处从上至下的地层如下： 填筑土：层厚 0.55.0m；冲填土：勘探揭示厚度 3.312.3m；杂填土：勘探揭示厚度 13m；粉质黏土：厚 26m；淤泥质粉质黏土：厚09m；粉、细、中、粗、砾砂：厚 920m，潮湿饱和，稍密中密；粉质黏土：厚 210m；粉、细、中、粗砂：厚 2030m，饱和，中密；砂质泥岩，灰绿或灰黑色，厚巨厚层状，夹粉砂岩、砂岩。全风化带厚度 4.98.0m，级硬土；强风化带厚度 6.211.3m，级软石；弱风化以上为级软石 2.3.气象及水文地质条件 哈尔滨地处中纬度大陆东岸，属于寒温带季风气候区，具有明显的大陆季风气候特征。年内温差较大，多年平均气温变化在 44
4、，年最高气温 38.2，一般出现在 6、7 月份，最低气温41.1，一般出现在 1月份。 本流域的风向多为西南风，出现频率为 16%，多年平均风速4.2m/s，年最大风速可达 26m/s。全年大于五级风日数一般为 80天左右，大于八级风日数为 10-20天左右。 2.4.地下水埋藏条件 孔隙潜水赋存于上部砂层中，初见水位埋深 0.05.0m，静止水位埋深 0.04.5m，水位与松花江水位基本一致，含水层厚度稳定，约2030m，透水性好，富水性强，补给主要为大气降水及松花江。地下水类型为 SO42HCO3NaKCa2型水和 HCO3 NaK Ca2型水，地表水类型为HCO3SO42Ca2NaK
5、型水。据区域地质经验，桥址区地基土对砼无腐蚀性。 2.5.地震 根据中国地震动峰值加速度区划图 （GB18306-2001） ，地震动峰值加速度为0.05g（地震基本烈度小于度） ，地震动反应谱特征周期为0.35s。地震动峰值加速度和地震动反应谱特征周期划分详见表。地震峰值加速度 0.05g，基本地震烈度六度，按照七度抗震设防措施设防。 设计原则 1.结构设计遵循适用、安全、经济、美观、施工快捷的原则。 2.充分采用新技术、新工艺、新材料，使适用性和经济性结合最佳，结构的设计做到技术合理、先进、有利于模数化、标准化施工，施工便利，经济指标低。 3.处理好桥面伸缩缝及桥面排水系统等，满足运营阶段
6、行车的平顺、舒适、快速、安全的要求。 4.结构造型简洁，受力明确，造价节省，体现“节约全寿命周期成本”的理念。确保施工安全、工程进度和质量。 三主要技术标准 1道路等级：城市快速路，计算行车速度 60km/h； 2桥梁结构荷载标准：公路级，行人荷载 3.5kN/m2。 3桥面宽度 （1）公铁合建桥段桥梁总宽度 30.0m，按照双向 6车道布置，0.5m（防撞护栏）+2.0m（人行道）+25.0m（机动车道）+2.0m（人行道）+0.5m（防撞护栏）30.0m。 （2）引桥段总宽度 26.0m，按照双向 6车道布置，0.5m（防撞护栏）+25.0m（机动车道）+0.5m（防撞护栏）26.0m。
7、4净空要求 铁路：6.55m；机动车道：4.5m；堤岸：4.5m 5特征水位（黄海高程） 设计洪水频率 P=1/100，流量 Q1%=17900m3/s，水位 H1%=120.19 m； 校核洪水频率 P=1/300，流量 Q1/300=22030m3/s，水位H1/300=120.98m； 最高通航水位：洪水频率 P=1/20，水位 H=119.30m。 6地震 地震峰值加速度 0.05g，基本地震烈度六度，按照七度抗震设防措施设防。 7设防要求：按 7度抗震设防措施设防。 8防洪标准：设计洪水频率 1/100年。 9桥梁设计基准期：100 年。 10桥梁设计安全等级：一级，重要性系数 1.
8、1。 11环境类别：类。 四方案设计 本项目市政桥梁由三部分组成，即江北市政引桥、公铁合建段及江南市政引桥三部分，江北市政引桥往南顺接公铁合建段。 1.布跨原则 桥梁跨径主要受所跨地物限制、结构形式、受力特征、施工的便利性、经济指标及总体景观等因素影响。 2地物限制 桥位跨越地物较多，主要控制桥梁跨径布置的地物情况如下： （1）规划江堤：规划堤顶高程 122.64m，堤顶宽 8m，堤底宽73.4m，堤高 6m，堤顶预留通道净空 4.5m； （2）规划江畔路：城市支路，规划红线宽 1530m，净空 4.5m； （3）规划 165路：城市次干路，规划红线宽 40m，净空 4.5m； （4）既有铁路
9、上下行线及渡线：级，铁路限界高 6.55m； （5）新建铁路上下行线：级，铁路限界高 6.55m，铁路上下行线桥宽 10.5m； 3.方案构思 3.1 上部结构 (1).鉴于主线桥铁路代建段为 32.7m预制梁，考虑到全桥统一性及经济性，主线引桥上部梁型推荐为：直线段采用施工快捷、整体性较好、外形美观的 30m跨左右预制装配式箱梁。 (2).对跨越既有铁路、大堤等特殊孔跨采用施工快捷、梁高较低、质量有保障的钢混结合梁。 图表 1上部结构形式综合比较表 3.2 基础 根据铁路主线桥钻孔揭示，由于岩层埋藏较深，砂土层覆盖较厚（约 40m以上） ，同时结合墩高、冲刷、受力等因素综合考虑选用摩擦桩基础
10、，经试算匝道桥基础采用 1.25m 钻孔灌注摩擦桩，桩长约 40m（个别孔跨 50m） ；主线桥采用 1.25m 钻孔灌注桩，桩长约 50m。 3.3 桥墩 根据上部梁型比选，综合考受力特性、施工、美观等因素， 主线引桥墩高 2.7m27.5m，上部梁型主要采用预制装配式箱梁，必须设置盖梁，因此下部结构采用双柱式预应力盖梁，考虑到桥墩较矮时张拉预应力困难以及桥面较宽等原因，当墩高小于 10m时，采用图表2 所示的预应力框架墩；当墩高大于 10m时采用图表3 所示的预应力框架墩。 图表 2矮墩典型预制箱梁横断面效果图 4.设计方案 （1）推荐方案 起点桩号 ZXAK0+190.186，终点桩号
11、ZXAK1+025.186，孔跨布置为：3X30+4X30+4X30+5X30+3X30+1X55+4X30+3X30m，共计 8联，桥长 835m。其中除 1x55m为钢混结合梁桥外，其余均为预制装配式箱梁。 图表 3典型预制箱梁效果图 图表 4钢箱梁效果图 （2）比选方案 起桥点桩号为 ZXAK0+190.186，终点桩号 ZXAK1+025.186，桥长835m。孔跨布置为 3X30m+4X30m+4X30m+5X32.7m+（49+80+49）m+5X32.7m，共计 6联，均为整体现浇连续箱梁。其中除（49+80+49）m为悬灌现浇变截面连续箱梁外，其余均为等截面现浇连续箱梁。 图表
12、 5典型现浇箱梁效果图 图表 6现浇变截面箱梁效果图 （3）方案比选 图表 7 整体方案比选表 推荐方案 比选方案 优点 1、标准梁段以预制吊装架设为主，施工方法简单，尤其适应寒冷地区有效施工期短及对既有铁路干扰小等特点，同时规避了高支架施工风险及北侧引桥局部在水中搭设支架等问题； 2、可实现标准化、装配化乃至工厂化生产，避免增加施工难度而导致的施工费用的增加，以缩短工期、进一步降低工程造价，确保工程质量； 3、总体投资略省。 1. 整体性好，外形美观； 2. 可充分利用桥下空间作为钢筋加工场地，尤其适用城市内土地紧张、施工期间桥下无通车要求的地段。 缺点 1、需要设置预制场地，同时要解决预制
13、场地与梁位之间的运输问题，需要大型吊装设备； 2、整体性稍差。 1. 现浇施工工期集中，受气候条件影响较大； 2. 现场施工量大，工期较长，施工质量不易控制，尤其高支架施工风险较大，支架工程量导致投资偏大。 造价 较少 较多 经上述比较，整体方案采用推荐方案 5.局部比选方案 现状江北大堤两个堤底之间距离 65m，可考虑一孔跨越和栽墩防护方案，本局部方案比选针对推荐方案进行局部比选，主要跨越地物为规划江堤和现状铁路，比选里程为 ZXAK0+520.186ZXAK1+025.186，比选长度为 505m。两个方案主跨效果图分别见图表 4和图表 6 图表 8跨大堤处局部方案比选表 8X30m+55
14、m+7X30m 结合梁方案 5X32.7m+(49+80+49)m+5X32.7m现浇连续梁方案 优点 工期短、不是整个工程的工期控制节点、施工质量有保障、建筑高度低、视野通透性好、施工难度低。 外形整体性好、一孔跨越大堤，对大堤影响小。 缺点 在大堤上设置桥墩，需对桥墩和大堤土体之间设置防渗墙和隔离墙，同时额外增加了大堤处理费用。 是整个工程的工期控制节点、现场施工量大、施工质量不易保障,工期长、施工难度大，建筑高度高，视野通透性差，边孔上跨既有铁路现浇，对既有铁路运营干扰大，影响时间长。 造价 ￥8538.88 万元（其中含 851.38万元大堤加固费） ￥8316.00万元 经上述分析，
15、在做好大堤防护，保证大堤安全的前提下，推荐采用8X30m+1X55m+7X30m方案。 小结 通过本次方案设计，主要有以下几点体会，供同类设计参考： (1)市政桥梁作为城市现代化的设施之一，是城市形象的代表，因此景观的要求是本次设计的重要因素之一。 (2)以道路总体方案、技术规范及标准为依据，进行结构多方案比选。(3)分析桥梁经济跨径取值范围，确定基本跨径，尽可能做到标准化，工厂化生产，以满足工程进度，同时进一步降低工程造价、确保工程质量。 (4)推出的方案应充分考虑到工程所处的地理环境、现状及区域内可持续发展的需求。 (5)方案的选择需考虑工程所在地有效工期短，需满足建设进度要求，并需考虑施
16、工期间对现状地面交通、既有铁路正常运营、防洪等影响最小。 (6)考虑到桥梁的景观效果，过高的桥头填土会对桥梁两侧的通透性造成阻隔，故桥头最大填土高度（起桥高度）确定为 3.03.5m 左右。 参考文献： 1.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D622004） 2.公路桥涵地基与基础设计规范 （JTG D632007） 3.铁路桥涵地基和基础设计规范 （TB 10002.52005） 4.公路桥梁抗震设计细则 （JTG/T B02-012008） 5.公路桥涵设计通用规范 （JTG D602004） 6.公路桥涵钢结构及木结构设计规范 （JTJ 02586） 7.城市桥梁设计准则 （CJJ 1193） 作者简介：王文成，男，1980 年生，江苏涟水人，2004 年西南交通大学本科毕业，现供职于中铁第五勘察设计院集团有限公司从事桥梁设计，工程师。
