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摘要：西宁站改客车线跨兰西高速特大桥主桥为（72+120+72）m双线铁路预应力混凝土连续梁桥，为跨兰西高速而设。桥址位于7度震区，该桥具有“跨度大、地震烈度高”的特点。本文简要介绍主桥上、下部结构构造特点及结构分析计算要点。
关键词：铁路跨公路；双线铁路；预应力混凝土；连续梁
中图分类号：X731文献标识码： A 文章编号：
1、概述
西宁站改客车线跨兰西高速特大桥是西宁铁路枢纽改造工程上的一座重要桥梁，主桥为(72+120+72)m预应力混凝土连续梁桥，是一座大跨度双线铁路桥，为跨越兰西高速而设。该桥位于青海省西宁市境内。该桥线路技术标准：Ⅰ级铁路，双线，设计行车速度近期160km/h，远期提速至200km/h的客车线(近期为客货共线)。主桥位于R=3500m的圆曲线上，线路纵坡为3‰。
桥址处为湟水河二级阶地，地形平坦，地势开阔，线路位于湟水河岸北侧，桥址附近高程在2190～2210m之间。桥址处地质构造简单，主要为砂质黄土、圆砾土和泥岩。地震动峰值加速度为0.15g，动反应谱周期为0.45s。
2、主桥上部结构设计
图1连续梁布置（单位：cm）
2.1主梁构造
主梁采用预应力混凝土连续箱梁结构，计算跨度为(72+120+72)m，支座中心线至梁端0.8m，梁全长265.6m。梁高沿纵向按二次抛物线变化，中支点梁高9.0m（高跨比1/13.3），边支点及跨中梁高5.0m（高跨比1/24），中跨跨中直线段长2m，边跨直线段长13.8m。截面采用单箱单室、变高度、变截面直腹板形式。箱梁顶宽为11.46m，底宽6.40m。顶板厚度除梁端附近外均为0.45~0.60m；腹板厚0.5～1.10m；底板厚由跨中的0.48m渐变至根部的1.10m。全联在中支点和边支点处及跨中设置五道横隔板，横隔板均设置过人洞，中支点处横隔梁厚3.0m，边支点横隔梁厚1.6m，跨中横隔板厚0.6m。主梁横截面详见图2。
曲线上梁按曲梁曲做布置，梁体沿线路左线中线线布置，支座亦按径向布置，固定支座和纵向活动支座设置于曲线内侧。
图2：主梁半支点半跨中截面图（单位：cm）
梁体混凝土采用C55混凝土。
2.2梁体预应力体系
梁体按全预应力构件设计，设置纵、横、竖三向预应力体系。
2.2.1纵向预应力钢束
箱梁纵向预应力钢束均采用高强度低松弛钢绞线，抗拉强度标准值fpk为1860MPa，预应力钢束锚下张拉控制应力采用σcon=0.72fpk=1339MPa，頂、底板纵向预应力钢束采用19-7φ5钢绞线，腹板采用17-7φ5钢绞线。主梁纵向预应力布置见图3。
图3：主梁纵向预应力布置图（单位：cm）
2.2.2横向预应力钢束
横向预应力钢束采用4-7φ5钢绞线，每0.5m设置一道，扁形金属波纹管成孔，单端交替张拉。
2.2.3竖向预应力钢筋
梁体腹板竖向预应力钢筋采用φ25精轧螺纹粗钢筋，拉强度标准值fpk为830MPa，弹性模量Ep=200GPa，张拉控制应力为0.9fpk。腹板竖向预应力钢筋在纵向每0.5m设置1道。
2.3主梁静力计算
主桥施工及运营阶段整体结构分析采用“桥梁结构分析系统BSAS V4.22”计算，计算模型共离散为92个单元，60个施工阶段。计算过程中考虑荷载包括：结构自重、预应力、施工临时荷载、中活载、支座不均匀沉降、温度力等，并考虑了施工过程中体系转换影响、混凝土的收缩、徐变引起的内力变化以及对预应力损失的影响。按照最不利组合进行检算（主要结果见表1）。
表1主梁控制结果
箱梁横向计算时采用截取纵向长度为1.0m的梁段，模拟为支承于两腹板中心线下缘的闭合框架结构进行计算，计算荷载包括结构自重、二期恒载、特种活载、温度力、收缩徐变等荷载作用下，箱梁截面横向受力状况。温度荷载分别考虑了日照升温和寒流降温两种工况。
2.4梁体施工方法
本梁采用挂蓝分段悬臂灌注法施工，由于箱梁截面较大，混凝土体积大，若节段划分较大，则挂蓝重量也相应较大，对施工较为不利，故梁段长采用2.5~4m，最大悬臂浇筑段中1800KN，挂蓝设计采用850KN。施工中先在主墩两侧设临时支墩，浇筑0号段，形成2个T构，对称悬臂向两侧灌注。由于本桥高度较低，且桥址处地面平坦，可以搭设边跨现浇段支架，故合龙采用先边跨后中跨方案。待全联合龙完成后，张拉合龙钢束、拆除临时支座、安装正式支座等，完成全桥结构体系转换，最后进行桥面系施工。
3、主桥下部结构设计
3.1桥墩
由于桥墩高度较低，且考虑公路汽车撞击的影响，主桥桥墩均采用圆端形实体墩。中跨桥墩纵向尺寸为4.4m，边跨为3.8m，横向宽度应满足顶帽上设置检查设备及防落梁设施的要求，墩身纵横向坡度为42:1。
3.2基础
桥墩基础均采用群桩基础，按摩擦桩设计，桩基设计直径1.5m。
4、全桥动力分析
由于列车高速运行，桥梁承受的动力作用大增，加之桥址位于地震动峰值加速度0.15g，动反应谱周期0.45s处，属于高地震烈度区，因此，桥梁结构除满足一般强度要求外，还必须有足够的动力特性，以保证有好的稳定性和行车舒适度。故对桥梁结构进行动力分析是必要的。
采用MIDAS软件进行结构空间分析和桥墩地震力计算，利用软件建立全桥模型，并考虑简支梁质量的影响，将地基及基础对结构的作用简化成转动弹簧施加在承台底。计算模型见图4。根据《铁路工程抗震设计规范》，对全桥进行反应谱分析，计算桥墩地震力。
图4MIDAS计算模型
通过计算，结构自振特征周期见表2。
表2：(72+120+72)m连续梁桥自振特性分析
5、结语
连续梁具有整体性好，刚度大、梁缝少、变形小、轨道平顺度高以及线条流畅、外观优美等优点，在国内逐渐成为广泛应用的一种桥梁结构形式。通过本桥的设计，为今后大跨度铁路预应力混凝土连续梁桥的设计积累了有益的经验，希望能为同类型桥梁设计有一定的参考价值。
参考文献：
铁建设[2005]285号，《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》【S】.
TB10002.1-2005《铁路桥涵设计基本规范》【S】.
TB10002.3-2005《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》【S】.
GB50111－2006《铁路工程抗震设计规范》【S】.
范立础预应力混凝土连续梁桥【M】 人民交通出版社，1998.
关键词：铁路跨公路；双线铁路；预应力混凝土；连续梁
中图分类号：X731文献标识码： A 文章编号：
1、概述
西宁站改客车线跨兰西高速特大桥是西宁铁路枢纽改造工程上的一座重要桥梁，主桥为(72+120+72)m预应力混凝土连续梁桥，是一座大跨度双线铁路桥，为跨越兰西高速而设。该桥位于青海省西宁市境内。该桥线路技术标准：Ⅰ级铁路，双线，设计行车速度近期160km/h，远期提速至200km/h的客车线(近期为客货共线)。主桥位于R=3500m的圆曲线上，线路纵坡为3‰。
桥址处为湟水河二级阶地，地形平坦，地势开阔，线路位于湟水河岸北侧，桥址附近高程在2190～2210m之间。桥址处地质构造简单，主要为砂质黄土、圆砾土和泥岩。地震动峰值加速度为0.15g，动反应谱周期为0.45s。
2、主桥上部结构设计
图1连续梁布置（单位：cm）
2.1主梁构造
主梁采用预应力混凝土连续箱梁结构，计算跨度为(72+120+72)m，支座中心线至梁端0.8m，梁全长265.6m。梁高沿纵向按二次抛物线变化，中支点梁高9.0m（高跨比1/13.3），边支点及跨中梁高5.0m（高跨比1/24），中跨跨中直线段长2m，边跨直线段长13.8m。截面采用单箱单室、变高度、变截面直腹板形式。箱梁顶宽为11.46m，底宽6.40m。顶板厚度除梁端附近外均为0.45~0.60m；腹板厚0.5～1.10m；底板厚由跨中的0.48m渐变至根部的1.10m。全联在中支点和边支点处及跨中设置五道横隔板，横隔板均设置过人洞，中支点处横隔梁厚3.0m，边支点横隔梁厚1.6m，跨中横隔板厚0.6m。主梁横截面详见图2。
曲线上梁按曲梁曲做布置，梁体沿线路左线中线线布置，支座亦按径向布置，固定支座和纵向活动支座设置于曲线内侧。
图2：主梁半支点半跨中截面图（单位：cm）
梁体混凝土采用C55混凝土。
2.2梁体预应力体系
梁体按全预应力构件设计，设置纵、横、竖三向预应力体系。
2.2.1纵向预应力钢束
箱梁纵向预应力钢束均采用高强度低松弛钢绞线，抗拉强度标准值fpk为1860MPa，预应力钢束锚下张拉控制应力采用σcon=0.72fpk=1339MPa，頂、底板纵向预应力钢束采用19-7φ5钢绞线，腹板采用17-7φ5钢绞线。主梁纵向预应力布置见图3。
图3：主梁纵向预应力布置图（单位：cm）
2.2.2横向预应力钢束
横向预应力钢束采用4-7φ5钢绞线，每0.5m设置一道，扁形金属波纹管成孔，单端交替张拉。
2.2.3竖向预应力钢筋
梁体腹板竖向预应力钢筋采用φ25精轧螺纹粗钢筋，拉强度标准值fpk为830MPa，弹性模量Ep=200GPa，张拉控制应力为0.9fpk。腹板竖向预应力钢筋在纵向每0.5m设置1道。
2.3主梁静力计算
主桥施工及运营阶段整体结构分析采用“桥梁结构分析系统BSAS V4.22”计算，计算模型共离散为92个单元，60个施工阶段。计算过程中考虑荷载包括：结构自重、预应力、施工临时荷载、中活载、支座不均匀沉降、温度力等，并考虑了施工过程中体系转换影响、混凝土的收缩、徐变引起的内力变化以及对预应力损失的影响。按照最不利组合进行检算（主要结果见表1）。
表1主梁控制结果
箱梁横向计算时采用截取纵向长度为1.0m的梁段，模拟为支承于两腹板中心线下缘的闭合框架结构进行计算，计算荷载包括结构自重、二期恒载、特种活载、温度力、收缩徐变等荷载作用下，箱梁截面横向受力状况。温度荷载分别考虑了日照升温和寒流降温两种工况。
2.4梁体施工方法
本梁采用挂蓝分段悬臂灌注法施工，由于箱梁截面较大，混凝土体积大，若节段划分较大，则挂蓝重量也相应较大，对施工较为不利，故梁段长采用2.5~4m，最大悬臂浇筑段中1800KN，挂蓝设计采用850KN。施工中先在主墩两侧设临时支墩，浇筑0号段，形成2个T构，对称悬臂向两侧灌注。由于本桥高度较低，且桥址处地面平坦，可以搭设边跨现浇段支架，故合龙采用先边跨后中跨方案。待全联合龙完成后，张拉合龙钢束、拆除临时支座、安装正式支座等，完成全桥结构体系转换，最后进行桥面系施工。
3、主桥下部结构设计
3.1桥墩
由于桥墩高度较低，且考虑公路汽车撞击的影响，主桥桥墩均采用圆端形实体墩。中跨桥墩纵向尺寸为4.4m，边跨为3.8m，横向宽度应满足顶帽上设置检查设备及防落梁设施的要求，墩身纵横向坡度为42:1。
3.2基础
桥墩基础均采用群桩基础，按摩擦桩设计，桩基设计直径1.5m。
4、全桥动力分析
由于列车高速运行，桥梁承受的动力作用大增，加之桥址位于地震动峰值加速度0.15g，动反应谱周期0.45s处，属于高地震烈度区，因此，桥梁结构除满足一般强度要求外，还必须有足够的动力特性，以保证有好的稳定性和行车舒适度。故对桥梁结构进行动力分析是必要的。
采用MIDAS软件进行结构空间分析和桥墩地震力计算，利用软件建立全桥模型，并考虑简支梁质量的影响，将地基及基础对结构的作用简化成转动弹簧施加在承台底。计算模型见图4。根据《铁路工程抗震设计规范》，对全桥进行反应谱分析，计算桥墩地震力。
图4MIDAS计算模型
通过计算，结构自振特征周期见表2。
表2：(72+120+72)m连续梁桥自振特性分析
5、结语
连续梁具有整体性好，刚度大、梁缝少、变形小、轨道平顺度高以及线条流畅、外观优美等优点，在国内逐渐成为广泛应用的一种桥梁结构形式。通过本桥的设计，为今后大跨度铁路预应力混凝土连续梁桥的设计积累了有益的经验，希望能为同类型桥梁设计有一定的参考价值。
参考文献：
铁建设[2005]285号，《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》【S】.
TB10002.1-2005《铁路桥涵设计基本规范》【S】.
TB10002.3-2005《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》【S】.
GB50111－2006《铁路工程抗震设计规范》【S】.
范立础预应力混凝土连续梁桥【M】 人民交通出版社，1998.