铁路大跨度预应力混凝土刚构——连续梁桥技术

该项目是铁道部结合内昆铁路重点控制工程李子沟特大桥和花土坡特大桥的建设而立项的科研项目。李子沟特大桥位于地质复杂自然条件恶劣的云贵高原，需采用高墩大跨跨越李子沟大峡谷，主桥采用(72+3×128+72)m预应力混凝土刚构连续组合梁桥方案，这是国内铁路第一座刚构连续组合梁桥，4个主墩高分别为70m、94.5m、107m和103m，采用超大群桩基础。花土坡特大桥位于7度地震区，主桥采用(64+2×104+64)m预应力混凝土连续梁，是我国目前最大跨度的铁路连续梁桥，3个主墩采用圆端形空心墩，高分别为104m、110m和78m，其中110m的8号墩高为亚洲最高墩。

结合两座特大桥的设计与施工进行了如下研究：

1.铁路大跨度刚构连续组合梁桥静、动力特性研究。

2.双变坡弧端面矩形空心高墩受力特点研究。

3.超大群桩基础研究。

4.铁路大跨度连续梁桥静、动力特性研究。

5.7度地震区铁路高墩力学行为和合理构造研究等子课题项目。

课题研究结合大桥建设取得了丰硕的技术成果。

该项目是结合工程进行的科研项目，李子沟特大桥集超大群桩基础、超高墩、大跨、长联与新结构等于一桥，建筑高度达160余米；花土坡特大桥最高墩为110m高墩，大桥位于7度地震区，也需设大跨度桥梁通过。两座大桥所具有的多项技术指标均为中国铁路桥梁前所未有，为保证大桥建成和万无一失的安全运营，设计与施工必须依靠现代科学技术手段解决工程中的实际问题，针对这两座铁路桥梁的技术难点，采用新结构与成熟结构技术相结合的方法，实现了预应力混凝土铁路桥梁新的跨越，创立两项“第六批中国企业新纪录”使我国铁路预应力混凝土桥梁技术达到世界先进水平。

二、技术创新点

李子沟特大桥和花土坡特大桥集大跨、超高桥墩、长联与新结构于一体，科研成果直接用于大桥的设计，大桥的设计有多项创新。

(一)李子沟特大桥

1.主桥为国内铁路首座预应力混凝土刚构——连续组合梁桥，这种结构形式通过在矮墩设纵向活动支座的方法，有效地调整了结构刚度，改善了结构受力，合理地利用了高低起伏的地形特点。

2.主桥桥墩首次采用弧端面矩形变坡超高墩群。桥墩的设计，有效地提高了结构的横向刚度，满足了列车运行平稳性、安全性的要求，又合理地利用了高墩纵向柔度大对墩身纵向变形约束小的特点。

3.桥位处地质状况较差，采用超大群桩基础满足了铁路高墩大跨承载要求，也满足桥梁上部结构的动力特性要求。如此规模的超大群桩基础在国内外铁路桥梁中也是罕见的。

4.主桥为长联、超高墩和大跨结构，在设计中采用先进权威的车桥耦合动力结构分析程序，对全桥结构进行了反复计算与优化，成为在满足铁路安全运营条件下的最佳结构。

(二)花土坡特大桥

1.对于连续结构桥梁的抗震分析，目前规范还没有具体的规定，花土坡特大桥位于7度地震区，为高墩、大跨连续结构桥梁，其抗震研究成果对地震区高墩、大跨桥梁的建设具有广泛的指导及示范意义。

2.主桥为(64+2×104+64)m连续梁，是我国目前最大跨度的铁路连续梁桥。

3.三个主墩(#7~#9)为圆端形空心墩，高分别为104m、110m和78m，其中8号主墩墩高创亚洲之最。

4.在保证桥梁具有强度、刚度和列车运行安全、平稳和舒适的前提下，该桥宽跨比为1/20.8，突破了1/20的限制，有效地减少了地震对结构的影响，节省了工程投资。

三、应用情况

李子沟特大桥于2001年5月、花土坡特大桥于2001年7月铺轨架梁通过并开始使用；2001年10月进行了大桥的静、动载试验，2002年5月全线开通交付运营。大桥的静动载试验结果及二年来的运营情况表明，列在大桥上运行平稳、安全舒适。

通过大桥的设计和课题研究积累了在陡峻复杂的地形、地质条件下修建高墩、大跨、长联连续结构桥梁的成功经验。所取得的研究成果，将为山区铁路的选线有效地减短山区铁路的展线长度提供更加灵活的操作空间，为山区铁路跨越峡谷、深沟提供强有力的技术支持。花土坡大桥抗震研究对地震区高墩、大跨铁路桥梁建设具有广泛的指导及示范意义。随着国家加大西部地区基础设施建设政策的实施，西部地区的铁路建设将得到大的发展，该课题研究成果还将会在山区铁路得到广泛应用。在建的渝怀铁路、遂渝铁路中，有多座大跨预应力混凝土连续结构桥梁应用了本课题研究成果；在跨越高地震烈度区的滇藏铁路、泛亚铁路，也利用花土坡特大桥抗震研究成果，又设计了数座高墩、大跨连续结构桥梁方案。