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2021年度 市政公用工程设计组

昆明经济技术开发区城市道路与铁路立交工程
中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司
主要贡献人: 张 煜、李传琳、姚志国、贾 奎、车文庆、彭 勃、张敦宝、李永贵、梁俊雄、李鸿波、李万雄、樊则飞、陈美伶、蒋永联、高洪辉、施润凤、夏德俊、李 焘、余 阳、罗廷斌
项目概况

昆明经济技术开发区与铁路立交工程,属于市政工程领域。该项目位于昆明国家级经济技术开发区大冲片区境内,主要包括呈黄路改扩建与王家营准轨场铁路立交工程、广福路东延线与王家营普场、米轨场及南昆铁路等四个重要立交节点工程。其中王家营准米轨换装场是亚洲最大、且运输最为繁忙的铁路换装货场。该项目同时上跨、下穿31干线,是近年来市政工程上跨、下穿铁路车站规模最大的工程之一。

呈黄路与广福路东延线均为城市主干道,设计时速分别为80km/h50km/h,工程位于8度地震区,地震动峰值加速度为0.2g。项目总投资51969万元(其中呈黄路上跨桥28847万元,下穿3981万元、普场4858万元、米轨场6757万元、南昆7526万元)。

呈黄路改扩建工程,主线桥全长803.9m,其中主跨为52m钢混结合梁,A匝道桥全长329.2m,主跨为45m钢箱梁,B匝道桥全长663.5m,主跨为(26+40+26m预应力混凝土梁,全桥桩基共11817.3m;下穿框架桥共计8824.2 m2顶平米。其中南昆铁路框架桥线路架空高度达16m,单个便桥长度达142m,线路为12.6‰超限坡,采用预制顶进施工,顶程50m,顶进总重达11600吨。该项目为昆明铁路局局管范围内也是全国已知下穿既有铁路正线采用便桥施工深度最深,架空铁路施工便桥最高,且坡度最大,顶进框架最重的市政项目,属于国内先进水平。

技术特点

昆明经济技术开发区与铁路立交工程在设计和施工中采用了多种新技术创新。

1.呈黄路上跨桥梁桥墩主线采用矩形双柱式桥墩,匝道桥为圆倒角的花瓶墩,整体箱梁采用斜腹板,墩梁整体性一致,整体视觉效果更美观。

墩柱设计时纵向水平力计算采用集成刚度法。各墩柱刚度考虑桩基、墩柱、支座共同作用;墩柱计算采用按持久状况承载能力极限状态法(即矩形截面钢筋混凝土偏心受压构件正截面承载力)配筋及裂缝验算。

2.大跨度简支钢混结合梁跨越“王家营准米轨换装场”,亚洲最大、且运输最为繁忙的铁路换装货场。

呈黄路立交主线上跨准米铁路换装场,位于高烈度地震区,采用主跨52m简支钢混结合梁抗震有利,位于铁路货场上方考虑到铁路运输干扰,为保证铁路安全不中断铁路运输,设计采用52m简支钢混结合梁,左幅桥共设4片主梁,右幅桥共设6片主梁,主梁为U型钢箱,受施工场地影响,主梁由工厂分节段预制加工,现场纵向焊接拼装,采用架桥机架设纵梁,应用钢板支撑现浇钢筋混凝土桥面板。本项目采用钢混结构能有效发挥混凝土及钢材特性,考虑到跨铁路施工时采用分段预制拼装,整体现浇板能有效控制对铁路运输影响,减少落梁及现浇混凝土坠落风险,不影响铁路行车安全,属于国内先进水平。

3.高烈度地震区曲线梁采用连续刚构体现,按延性理论对桥梁进行了抗震设计。

上部结构质量要尽可能轻,尽量等跨,少做大跨径,多做中小跨径;一联结构中设置多个制动墩,分散地震力,制动墩基础进行加强;下部结构要在保证足够柔度的前提下,满足承载能力、耐久性和结构稳定性的要求,保证在“小震不坏,中震可修,大震不发生倾覆”;在下部结构形式选择和具体布跨中应当避免出现同一桥墩横向墩高差异过大、同一联桥跨中纵向墩高差异过大的现象,从结构形式选择上保证结构的抗震安全性;加大关键节点处配筋率和配箍率,尤其是各墩台盖梁与墩柱、墩柱与承台、承台与桩基间等结构刚度存在突变的地方,做好构造上的抗震设计。

4.小半径、大跨度钢箱梁研究设计。

呈黄路A匝道上跨 “王家营准米轨铁路换装场”,受总体线路方案控制,跨换装场主跨位于R=130m小曲线半径上,由于钢箱梁位于较小曲线半径上,主梁内力及变形较为复杂,采用大型通用有限元软件对建立曲线简支钢箱梁空间板单元有限元模型,进行静力有限元分析。在设计荷载各种不利荷载工况作用下,对结构进行应力应变及位移分析,并根据设计规范对结构进行验算,验算各工况下钢箱梁顶板拉应力、底板压应力、腹板的剪应力及汽车荷载作用下跨中结构的最大挠度。通过分析验算不利荷载的稳定安全系数,同时确保施工后的桥面在运营状态下的平顺性设置相应的预拱度。研究曲线简支钢箱梁对于不同支座布置方案情况下恒载作用受力性能,提出最佳支座布置方案。通过计算研究设计满足相关规范要求,确保证结构安全、稳定可靠。

5、本工程项目3次下穿铁路货场及1干线铁路,同既有铁路交叉干扰较大,为确保铁路正常运营,采用由我公司独有的专利技术“软基、高水位地段既有铁路的架空方法”,并结合本项目工程特点,设计及施工过程进行了多项技术攻关。

本项目呈黄路改扩建与王家营准轨场铁路立交工程主线跨越准米轨换装场,辅道下穿站场咽喉区交叉渡线,广福路东延线下穿普场、米轨场铁路及运输较为繁忙的南昆铁路等,这些节点工程对铁路干扰较大,结合我公司多年的铁路设计丰富经验,特别是施工建设时期与铁路交叉干扰,为确保铁路运输安全,本项目下穿铁路时研究采用我公司已获得发明专利“软基、高水位地段既有铁路架空方法”和实用新型专利“用于软基、高水位地段既有铁路的便桥”,等方法,结合本工程项目特点进行技术改进,该方法在本工程项目重起到了至关重要的作用。其中广福路东延线下穿南昆铁路正线,该铁路运输较为繁忙,车辆密度大,采用由我公司独创的“软基、高水位地段架空既有铁路”专利工法进行设计,线路架空高度达16m,架空线路便桥长度达142m,框架桥为线外预制线下顶进施工,顶程50m,顶进总重达11600吨,铁路便桥位于线路12.6‰超限坡,设计首次研究采用“D型便桥高限坡纵横向限位装置”,成功解决了高悬臂高限坡下,D型便梁便桥纵横向滑移与振摆问题。

该项目为昆明铁路局局管范围内也是全国已知下穿既有铁路正线采用便桥施工深度最深,架空铁路施工便桥最高,且坡度最大,顶进框架最重的市政项目,属于国内先进水平。