兰合铁路刘家峡黄河特大桥主桥设计分析

兰合铁路刘家峡黄河特大桥主桥设计分析

王克辉

【摘要】刘家峡黄河特大桥是新建铁路兰州至合作线重点工程之一,该桥位于高烈度地震区,主桥采用(100+180+100)m连续刚构,有效解决了跨越黄河和公路立交问题,另外该桥桥高105m,是一典型的高墩大跨结构,增加了桥梁设计和施工控制的难度。概要介绍主桥梁部及主墩构造尺寸,依照划分的施工阶段进行静力计算,动力计算包括抗震设防水准及地震输入的确定、动力计算模型确定与结构动力特性分析,确定抗震性能目标与验算原则,对关键截面进行了纤维单元划分并进行地震响应及反应谱分析。计算结果显示该桥均能符合规范相关要求。%The Liujiaxia Yellow River Bridge is one of the key projects of newly built railway from Lanzhou to Hezuo. It is located in high seismic intensity region. The main bridge is (100+180+100)m of continuous rigid frame to cross the Yellow River and highway interchange. The height of the pier is 105m, so the bridge has the typical characteristics of high pier and long-span, which add more difficulties in bridge design and construction control. This paper introduces the girder of main bridge and main pier size and conducts static calculation according to the construction phase. The Dynamic calculation includes the determination of earthquake fortification standard and earthquake input, determination of dynamic calculation model and the analysis of dynamic behavior of structure, the determination of anti-seismic performance target and verification principle. Fibrous unit division is made and seismic response and response spectrum analysis is carried

out. The results show that the bridge meets relevant requirements of the code.

【期刊名称】《铁道标准设计》

【年(卷),期】2015(000)008

【总页数】5页(P88-91,92)

【关键词】铁路桥梁;高墩大跨;连续刚构;设计

【作者】王克辉

【作者单位】中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安 710043

【正文语种】中文

【中图分类】U442.5

刘家峡黄河特大桥位于黄河峡谷区段。桥址处地形狭窄，黄河沟谷呈典型的“V”字形沟谷。拟建桥位区域河流两岸的陡立坡面基岩裸露，在黄河右岸峡谷区段陡坡顶部地形相对平缓，局部发育有深切的沟谷，在黄河的左岸地形起伏较大，坡顶为黄土丘陵，坡面浑圆。拟建桥位位于兰州市永靖县城边缘，为跨越刘家峡水库下游黄河而设，交通较便利。地震基本烈度八度(峰值加速度值0.2g，反应谱特征周期0.45 s)。线路采用国铁Ⅰ级，单线桥梁，全桥铺设无缝线路[1]。

控制主跨的主要因素为跨越刘家峡水库下游黄河，水库下游水流流速非常大，且黄河两岸均有道路，为了一跨跨越黄河及两岸道路，主跨跨度最终确定为

(100+180+100) m。全桥受地形及立交控制，桥梁孔跨布置采用3-24 m+8-32 m+(100+180+100)连续刚构+13-32 m+1-24 m简支T梁，桥梁全长1 179.93 m[2]。主跨立面见图1。

3.1 梁部轮廓及构造(图2)

主梁采用连续刚构，计算跨度为(100+180+100) m，采用单箱单室，变高度变截面预应力混凝土箱梁，中支点处梁高13.0 m，高跨比为1∶13.8，跨中及边跨梁

端处梁高6.8 m，高跨比为1∶26.5，梁体下缘除中跨合龙段2 m长及边跨端部12.2 m梁段为等高直线段外，其余按二次抛物线变化，二次抛物线方程为

y=6.2x2/842+6.8(x=0～84 m)。梁顶道砟槽宽4.9 m，人行道宽每侧2.05 m，

箱梁顶宽9.0 m；箱宽8.0 m，宽跨比为1∶22.5，支座处截面加宽至9.0 m。箱

梁中心位置顶板厚45～70 cm，中支点顶板加厚至100 cm，跨中底板厚60 cm，支点处150 cm，跨中腹板厚65 cm，支点处120 cm。箱内顶板处设120

cm×40 cm梗胁，底板处设40 cm×40 cm梗胁。全梁在中支点处设置厚180

cm横隔墙，边支座处设200 cm厚横隔墙，共4道横隔板，横隔板开孔洞供人行通过。腹板设φ10 cm通风孔[3]。

3.2 主桥桥墩拟定

该桥虽位于峡谷风口区，但总体区域风压并不大，基本风压W0=500 Pa，厚壁空心墩能以较少的材料获得较大的截面惯性矩，充分发挥材料性能，且为方便施工，主桥12、13号墩墩身采用钢筋混凝土矩形厚壁空心墩。12、13号主墩墩顶纵横

向尺寸为10 m×9 m，墩身纵向直坡，横向放坡。墩壁纵向等厚为1.2 m，横向

外坡坡度为20∶1，内坡坡度为30∶1，墩壁横向变厚度，墩径最薄处为1.2 m，上、下段实体段高度分别为3.0 m和5.0 m，最高墩高92 m。11号边墩采用钢

筋混凝土矩形实体墩，14号边墩采用钢筋混凝土矩形空心墩，桥墩具体尺寸根据

计算的预偏心结合支座进行拟定。

3.3 梁底曲线对比

梁底采用二次抛物线和1.8次抛物线进行了各截面处梁高的对比，发现在跨中的

1/4～1/5的截面处，2次抛物线和1.8次抛物线截面高相差最大，梁高相差最大