基于大莱龙铁路扩能改造工程浅谈既有线桥涵设计

　　摘 要：对大莱龙铁路扩能改造工程的桥涵设计进行概述，主要介绍大莱龙铁路扩能改造工程中桥涵设计的一般原则及设计的重点、难点。既有线改造桥涵设计不同于新建铁路桥涵设计，设计相对复杂，控制因素多，更加需要设计单位各专业间分工明确，相互协作。通过对既有桥涵的调查分析，结合既有桥涵普查报告及工务台账，提出了相应的既有桥涵改造方案，期望为类似铁路工程建设提供参考。

　　关键词：既有线;扩能改造;电气化;桥涵;设计

　　1 概述

　　大莱龙铁路位于山东半岛环渤海湾，是山东省沿海铁路通道的组成部分，西端从德大线大家洼站引出，途经潍坊滨市属海经济技术开发区、寒亭区、昌邑市，青岛市属平度市，烟台市属莱州市、招远市、龙口市引入龙烟线龙口西站。大莱龙扩能改造工程正线全长175.761 km(其中利用既有益羊铁路9.807 km)，全线维持既有平、纵断面，进行提速、电气化改造;改建既有站10个，新开中间站1个、会让站1个;站场到发线有限长度延长至1 050 m;全线铺设60 kg/m跨区间无缝线路;路基、桥涵病害同步进行整治。改造完成后由货运变为以货运为主，兼顾客运的客货共线铁路(Ⅰ级铁路)。

　　1.1 既有线概况

　　既有益羊铁路，铁路等级为Ⅲ级地方铁路支线，单线，货物列车最高运营速度60 km/h，内燃机牵引，桥涵设计荷载采用“中-22级”，一般桥涵设计洪水频率为50年一遇，弥河分洪河特大桥设计洪水频率为100年一遇。益羊铁路1984年5月动工，1988年2月临管运营。

　　既有大莱龙铁路，铁路等级为Ⅰ级地方铁路，单线，货物列车最高运营速度60 km/h，内燃机牵引，桥涵设计荷载采用“中-活载”，桥梁设计洪水频率为100年一遇、涵洞设计洪水频率为50年一遇。大莱龙铁路1999年5月动工，2005年6月通车试运营。

　　1.2 既有桥涵概况

　　本线共有简支梁桥63座，其中特大桥5座，大桥12座，中桥35座，小桥11座，梁式桥总长度10 160.8 m;框架中橋10座，框架小桥4座;各类型涵洞732座，平均每公里路基涵洞4.4座;既有道路上跨桥13座;平交道口88处。

　　梁类型主要有钢筋混凝土普高度梁、低高度梁;预应力混凝土普高度梁、低高度梁、超低高度梁;明桥面下承式栓焊简支钢桁梁。除跨越重要河流的桥梁采用重力式桥墩外，其它桥梁下部结构均采用轻型桥墩(单圆柱墩、板式墩);桥台采用T型桥台及耳墙式桥台。

　　涵洞类型主要有盖板涵、斜交盖板涵、框架涵、圆涵、倒虹吸等。

　　2 既有桥涵存在的主要问题

　　本线设计标准为地方铁路，既有桥涵设计标准低，而货运量较大，运营单位桥涵养护维修不及时，桥涵设备不断老化，不能满足提速至120 km/h的需要，需对既有桥涵进行加固改造。

　　根据现场调查情况，既有圬工桥梁体裂缝、露筋、横隔板剥落露筋、人行道板老化、泄水孔锈蚀严重，板式橡胶支座变形老化，盆式橡胶支座及摇轴钢支座转角超限，连接杆、螺栓缺失，墩台裂缝、露筋、吊栏、围栏缺失等较普遍;个别河道中桥墩受侵蚀较严重。此外，个别梁桥因河道过度挖沙致基础裸露;3处钢桁梁梁体均有被汽车撞击历史，对行车安全有一定的影响。

　　既有盖板涵防水层失效漏水、露筋、混凝土剥落较普遍，框架涵顶板底横向裂缝较普遍，部分涵洞被路基土掩埋失去原有功能，部分下穿铁路的交通涵，由于道路下挖，雨季积水严重，交通不便，部分桥涵两侧道路扩宽发展，通行净高、净宽与城市发展不相适应。

　　3 扩能改造的主要技术标准

　　(1)铁路等级：Ⅰ级。

　　(2)设计洪水频率：

　　桥梁设计洪水频率：1/100;

　　线路过去无大的水害发生时涵洞利用既有：1/50。

　　(3)设计速度目标值：

　　旅客列车120 km/h，货物列车80 km/h;

　　既有3处明桥面钢桁梁桥限速80 km/h。

　　(4)设计活载：

　　铁路桥涵：中-活载;

　　公路荷载：按相应公路荷载等级的1.3倍或相关协议办理。

　　(5)建筑限界：

　　按照电气化铁路国家标准限界“建限—1”执行。

　　4 扩能改造桥涵设计的依据及一般原则

　　首先，扩能改造桥梁设计应根据桥涵结构工作状况分析考虑，建设单位应组织对本线重点桥梁进行综合检定分析，选取有代表性的桥梁进行静、动载及提速试验，掌握桥梁结构在荷载作用下的工作性能、承载能力、整体刚度等。设计单位根据现状工况，提出对应强化措施。

　　其次，多年来铁路建设标准，设计规范等均进行了重新修订，铁路设计理念也有了较大转变，而既有铁路的建成时间普遍久远，其设计理念及采用的标准、设计规范虽然能满足当时条件下的铁路建设要求，但较难与当前铁路运输发展要求相适应。因此，既有线的扩能改造，必将出现许多新的问题。例如，速度目标值调整后，线路曲线半径的取值，缓和曲线长度的取值，路基横向宽度的取值，桥上道砟厚度的取值，涵洞顶最小填土高度的取值等。再比如，内燃机牵引改造为电力牵引桥上增设接触网支柱，需对既有结构进行检算等。

　　本文结合大莱龙铁路扩能改造工程，重点介绍单线铁路扩能改造所涉及的桥涵设计原则及桥涵设计的重点、难点。

　　4.1 桥涵改造主要设计依据

　　本工程新建桥涵按《铁路桥涵设计规范》(TB 10002-2017)执行。既有桥涵病害整治，改造加固后各项指标应满足《铁路桥梁检定规范》(铁运函[2004]120号)和《既有线提速技术条件(试行)》(铁科技〔2002〕76号)的规定要求;既有桥涵病害整治应按《普速铁路桥隧建筑物修理规则》(TG/GW103-2018)和《铁路混凝土结构耐久性修补及防护》(Q/CR 410-2020)的执行。

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