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一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构
申请号	CN202311753660.2	申请日	2023-12-18	公开(公告)号	CN117904943A	公开(公告)日	2024-04-19
申请人	中铁二院工程集团有限责任公司;			发明人	李隆云; 白越; 高国隆; 蔡胜全; 周覃龙; 李龙; 张红伟; 韩长生; 黄斌; 文坤; 何海清; 陈嘉; 姚传开; 褚岩; 袁涛;
摘要	本发明涉及铁路桥梁领域，具体涉及一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构，包括连通城市A和城市B的线路a、线路d，以及连通城市C和城市D的线路b、线路c，在四线共通道范围内所述线路a、线路d外包所述线路b、线路c，且在四线共通道范围内设置有双层门式墩，当下面线别与上面线别的线间距S小于独立设置圆端形桥墩时的线间距要求St时，所述双层门式墩的两轨面高差需满足ha＞h1+h2+h3+h4条件，h1为接触网影响高度，h2为上盖梁结构高度，h3为轨面至梁底距离，h4为上面线别简支梁支承垫石组合高度。本发明能够有效提高建设用地的利用率，优化铁路总体投资，提升铁路工程的美观性及有利于工程实施。
权利要求	1.一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构，其特征在于，包括连通城市A和城市B的线路a、线路d，以及连通城市C和城市D的线路b、线路c，在四线共通道范围(1)内所述线路a、线路d外包所述线路b、线路c，且在四线共通道范围(1)内设置有双层门式墩，当下面线别与上面线别的线间距S小于独立设置圆端形桥墩时的线间距要求St时，所述双层门式墩的两轨面高差ha＞h1+h2+h3+h4；其中h1、h2、h3、h4和St通过以下方式进行确定：以跨越处位于下面线别的轨面标高为基准，满足接触网AF高压带电体的安全距离需求，确定接触网影响高度范围h1；建立模型，对跨越处的典型断面双层框架墩进行结构试算，确定上盖梁结构高度h2；根据设计标准选取跨越处位于上面线别适用的部颁梁图，查询对应梁图轨面至梁底距离h3；确定上面线别简支梁支承垫石组合高度h4；根据设计标准选取并行处位于下面线别适用的部颁梁图，查询对应梁图的梁宽参数b1；计算确定双线桥墩墩颈横桥向尺寸b2；计算独立设置圆端形桥墩时的线间距要求St，St＝b1/2+(b2/2+(H‑Δh)/m)‑S1/2，其中，H为结合地形确定的计算墩高，Δh为墩颈至墩顶的总高度，m为桥墩放坡的坡比，S1为上面线别的双线线间距。 2.根据权利要求1所述的一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构，其特征在于，当下面线别与上面线别的线间距S大于或等于独立设置圆端形桥墩时的线间距要求St时，所述线路a、线路b、线路c、线路d分别单独设置圆端形桥墩。 3.根据权利要求2所述的一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构，其特征在于，相邻两个所述圆端形桥墩的承台合修。 4.根据权利要求1所述的一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构，其特征在于，相邻两个线路之间线间距不断缩小时，一者的纵断面逐渐降低，另一者的纵断面逐渐升高，形成相对高差，形成交叉跨越条件。 5.根据权利要求1所述的一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构，其特征在于，所述双层门式墩为预应力混凝土结构。 6.根据权利要求5所述的一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构，其特征在于，所述双层门式墩为上层双线、下层单线结构。 7.根据权利要求1所述的一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构，其特征在于，在所述四线共通道范围内设置有线路所(2)。 8.根据权利要求1所述的一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构，其特征在于，所述城市A、城市B、城市C、城市D分别设置有车场/车站。 9.根据权利要求8所述的一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构，其特征在于，其中相邻两个车场平行分场布置，且共同位于一个站点。 10.根据权利要求1－9任一所述的一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构，其特征在于，相邻两条线路的梁部与梁部之间进行切割翼设计施工。
说明书全文	一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构技术领域 [0001] 本发明涉及铁路桥梁领域，特别是一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构。背景技术 [0002] 随着高速铁路建设的发展和城市建设的需要，铁路桥梁占比在高速铁路干线的占比持续提升，同时在铁路枢纽站地区，频繁出现多条铁路进行交叉跨越的情况，在以往的铁路工程设计中，为避免长距离小角度线路交叉问题，常常以调整线路交角，牺牲线路走向的方式来解决交叉跨越的问题。但此种方法带来的弊端就是会产生大量的夹心地，夹心地很难进行后期的开发利用，无论是在铁路征拆成本计列和实施阶段的征拆工作具体开展方面均产生了不利影响。若枢纽站拟建于城区，进入实施阶段后的地方征拆工作实施难度和投资极大，且铁路工程的美观性不足。因此，为提高土地的综合利用率并优化铁路总体投资，从提升铁路工程的美观性及有利于工程实施的角度出发，需要研究一种四线共通道铁路桥梁长距离小角度交叉跨越的方法。发明内容 [0003] 本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构。 [0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为： [0005] 一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构，包括连通城市A和城市B的线路a、线路d，以及连通城市C和城市D的线路b、线路c，在四线共通道范围内所述线路a、线路d外包所述线路b、线路c，且在四线共通道范围内设置有双层门式墩，当下面线别与上面线别的线间距S小于独立设置圆端形桥墩时的线间距要求St时，所述双层门式墩的两轨面高差ha>h1+h2+h3+h4；其中h1、h2、h3、h4和St通过以下方式进行确定： [0006] 以跨越处位于下面线别的轨面标高为基准，满足接触网AF高压带电体的安全距离需求，确定接触网影响高度范围h1；建立有限元模型，对跨越处的双层框架墩典型断面进行结构试算，在结构满足铁路设计规范要求的各项指标的前提下确定上盖梁的最优结构高度h2；根据铁路设计标准选取跨越处位于上面线别梁部适用的标准图(中国国家铁路集团有限公司颁布的通用标准图，以下简称“部颁图”)，查询部颁梁图中对应梁部轨面至梁底距离h3；综合确定上面线别普通简支梁支承垫石组合高度h4；根据设计标准选取并行处位于下面线别梁部适用的部颁图，查询对应的梁宽参数b1；结合设计经验，初拟尺寸墩颈横桥向尺寸b2，试算在各种工况下，该尺寸的桥墩各种应力指标及线刚度是否满足铁路规范的要求，然后不断对b2值进行迭代修正，在保证各项指标达到铁路规范要求值且稍有富裕时为最优的横桥向尺寸b2；计算独立设置圆端形桥墩时的线间距要求St，St＝b1/2+(b2/2+(H‑Δh)/m)‑S1/2，其中，H为结合地形确定的计算墩高，具体操作为结合地形和地物情况，对选取跨越段落内的桥墩墩高进行统计，计算该段内的算术平均墩高作为计算墩高H，Δh为上面线别独立设置的圆端形桥墩墩颈至墩顶的总高度，m为该圆端形桥墩的放坡坡比，S1为上面线别的双线线间距。 [0007] 作为本发明的优选方案，当下面线别与上面线别的线间距S大于或等于独立设置圆端形桥墩时的线间距要求St时，所述线路a、线路b、线路c、线路d分别单独设置圆端形桥墩。 [0008] 作为本发明的优选方案，相邻两个所述圆端形桥墩的可进行承台合修。 [0009] 作为本发明的优选方案，相邻两个线路之间线间距不断缩小时，一者的纵断面逐渐降低，另一者的纵断面逐渐升高，形成相对高差，形成交叉跨越条件。 [0010] 作为本发明的优选方案，所述双层门式墩为预应力混凝土结构。 [0011] 作为本发明的优选方案，所述双层门式墩为上层为双线，下层为单线。 [0012] 作为本发明的优选方案，在所述四线共通道范围内设置有线路所。 [0013] 作为本发明的优选方案，所述城市A、城市B、城市C、城市D分别设置有车场/车站。 [0014] 作为本发明的优选方案，其中相邻两个车场平行分场布置，且共同位于一个站点。 [0015] 作为本发明的优选方案，相邻两条线路并行时的梁部与梁部之间进行切割翼设计施工。 [0016] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是： [0017] 本发明能够有效提高土地的综合利用率，优化铁路总体投资，提升铁路工程的美观性及有利于工程实施。附图说明 [0018] 图1是本发明所述的四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构的结构示意图一。 [0019] 图2是本发明所述的四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构的结构示意图二。 [0020] 图3是本发明所述的两轨面高差的计算参数示意图。 [0021] 图4是本发明所述的线间距要求的计算参数示意图。 [0022] 图5是本发明线路分修断面(点1)的结构示意图。 [0023] 图6是本发明跨单线框架墩(桥梁)(点2)的结构示意图。 [0024] 图7是本发明跨单线框架墩(桥梁)(点3)的结构示意图。 [0025] 图8是本发明跨单线框架墩(桥梁)(点4)的结构示意图。 [0026] 图9是本发明跨单线框架墩(桥梁)(点5)的结构示意图。 [0027] 图10是本发明线路分修点位(桥梁)(点6)的结构示意图。 [0028] 图11是本发明门式墩段落类型分布范围的示意图。 [0029] 图标：1‑四线共通道范围，2‑线路所。具体实施方式 [0030] 下面结合附图，对本发明作详细的说明。 [0031] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0032] 实施例1 [0033] 如图1‑2所示，一种四线共通道铁路桥梁的交叉跨越结构，用于连通城市A、B、C、D，包括线路a(连通城市A和城市B)、线路b(连通城市C和城市D)、线路c(连通城市C和城市D)、线路d(连通城市A和城市B)。 [0034] 线路a‑d形成交叉跨越结构，在四线共通道范围1内所述线路a、线路d外包所述线路b、线路c，且在四线共通道范围1内设置有双层门式墩，当下面线别与上面线别的线间距S小于独立设置圆端形桥墩时的线间距要求St时，所述双层门式墩的两轨面高差ha>h1+h2+h3+h4；其中h1、h2、h3、h4和St通过以下方式进行确定： [0035] 以跨越处位于下面线别的轨面标高为基准，满足接触网AF高压带电体的安全距离需求，确定接触网影响高度范围h1，在实际施工中，可以以接触网结构的AF高压带点体为圆心，作半径等于3m(带电体安全距离)的圆，圆顶至轨面的高度为接触网的影响高度h1；建立有限元模型，对跨越处的双层框架墩典型断面进行结构试算，在结构满足铁路设计规范要求的各项指标的前提下确定上盖梁的最优结构高度h2；根据铁路设计标准选取跨越处位于上面线别梁部适用的标准图(中国国家铁路集团有限公司颁布的通用标准图，以下简称“部颁图”)，查询部颁梁图中对应梁部轨面至梁底距离h3；综合确定上面线别普通简支梁支承垫石组合高度h4，在实际施工中，支承垫石组合高度h4＝支座高度+砂浆高度+垫石高度，根据上面线别普通标准简支梁的梁型，查询与之匹配的部颁图得到支座墩位及支座结构高度，考虑施工砂浆的厚度2～3cm高度和垫石的承压高度要求后，可以综合取一个5cm的倍数值作为h4；根据设计标准选取并行处位于下面线别梁部适用的部颁图，查询对应的梁宽参数b1；计算确定双线桥墩墩颈横桥向尺寸b2，在实际施工中，可以根据上面线别普通标准简支梁的梁型，查询与之匹配的部颁图，得到上部结构传递下来的各种荷载大小，结合设计经验，初拟尺寸墩颈横桥向尺寸b2，试算在各种工况下，该尺寸的桥墩各种应力指标及线刚度是否满足铁路规范的要求，然后不断对b2值进行迭代修正，在保证各项指标达到铁路规范要求值且稍有富裕时为最优的横桥向尺寸b2；计算独立设置圆端形桥墩时的线间距要求St，St＝b1/2+(b2/2+(H‑Δh)/m)‑S1/2，其中，H为结合地形确定的计算墩高，具体操作为结合地形和地物情况，对选取跨越段落内的桥墩墩高进行统计，计算该段内的算术平均墩高作为计算墩高H，Δh为上面线别独立设置的圆端形桥墩墩颈至墩顶的总高度，m为该圆端形桥墩的放坡坡比，S1为上面线别的双线线间距。如图3‑4所示。 [0036] 结合地形，综合选取跨越段落，进行选线控制，具体来说为：线路a不断向线路b靠近，两线之间线间距不断缩小，各线之间独立设置圆端形桥墩(为进一步节省跨越空间，下部结构中的承台可合修)，同时，线路a的纵断面不断降低，线路b和线路c的纵断面逐渐升高，逐渐形成满足条件的相对高差，为交叉跨越创造条件。当下面线别与上面线别之间的线间距小于St且其相对高差ha>h1+h2+h3+h4时，结合根据线路a所出地形和工程分布情况，合理设置用门式墩完成跨越过渡。 [0037] 当下面线别与上面线别之间的线间距大于St时时，再进行独立设置圆端形桥墩，线路a与线路d汇合，其线间距不断缩小，当线路a与线路d的线间距缩小至5m时，构成合修双线的条件(部颁图中双线梁的标准线间距为5m)，在此由分修的两个单线合并成一个双线铁路，进而完成整个线路的交叉跨越。 [0038] 在一个或若干个实施例中，所述双层门式墩为预应力混凝土结构。 [0039] 在一个或若干个实施例中，所述双层门式墩为上层为双线、下层单线结构，[0040] 在一个或若干个实施例中，在所述四线共通道范围内设置有线路所2，实现跨线车流的交换。紧凑布置线路所2，减少对土地的占用，减少对城市的切割，尽量减少工程投资。 [0041] 在一个或若干个实施例中，所述城市A、城市B、城市C、城市D分别设置有车场/车站，满足城市A、城市B集结到一个车站1办理停站通过作业的需求，进一步地，可以在该站点平行分场布置车场1、车场2，满足两车场独立运营，避免了交叉干扰作业。 [0042] 在一个或若干个实施例中，相邻两条线路并行时的梁部与梁部之间进行切割翼设计施工。 [0043] 本发明的铁路桥梁通过结构的优化，配合线路的高程调整，使四线并行段内夹心地尽可能减少，土地综合利用率大幅度提高，投资得到优化，同时并行段的结构宏伟，具有较好的景观效果。 [0044] (1)AB城市线路外包CD城市线路，AB城市线路无需跨越CD城市线路时，其中将要被跨越的一条单线通过降低轨面纵断面高程，跨越的双线通过提升轨面纵断面高程，为后面的互通跨越做充分准备，同时采用分离设置独柱钢筋混凝土圆端形桥墩进行设计，使结构投资较省。 [0045] (2)AB城市线路需要跨越CD城市线路时，其中被跨越的一条单线通过降低轨面纵断面高程并缩小与邻近CD城市线路一条单线的线间距来实现跨越过渡，CD城市线路的双线与AB城市线路的一条单线合并设置双层预应力混凝土门式桥墩(上二下一)，满足结构限界的同时得到较好的景观效果。 [0046] (3)AB城市线路完成跨越CD城市线路后，AB城市双线由外包CD城市双线的形式调整为与CD城市线路并行形式，分别独立设置独柱钢筋混凝土圆端形桥墩，使结构投资较省，从而实现AB城市线路与CD城市线路交叉并行功能。 [0047] 实施例2 [0048] 在实施例1的基础上，以广湛高铁引入珠三角机场与珠肇高铁交叉跨越的合建双层门式墩为例。 [0049] 珠肇高铁左右线在回龙高架闸站处与广湛高铁双线保持8m线间距呈外包并行状态(并行段落梁部与梁部之间进行切割翼设计施工)。在出闸站后，广湛双线纵断面逐渐升高。同时与广湛高铁左线间距不断减小，为广湛高铁双线跨越珠肇高铁左线创造相应条件(考虑接触网AF高压带电体的安全距离需求，线间距小于4.578m时，珠肇左线与广湛正线的轨面高差需达到15.040m)，在广湛里程DK74+542处(跨越S272省道后)开始采用门式墩跨越珠肇高铁左线。随着不断向珠三角枢纽机场靠近，珠肇高铁左线向珠肇高铁右线逐渐并拢，在DK77+160处广湛正线完成跨越珠肇左线(整个需设置框架墩跨越的桥梁长度接近2.7km左右)。随后，珠肇高铁左右线线间距再进一步收紧至5m，由各自单线行车状态过渡到双线行车状态，与广湛正线并行分场进入珠三角枢纽机场。具体计算步骤如下： [0050] 步骤一：以跨越处位于下面线别的珠肇高铁左线轨面标高为基准，以接触网结构的AF高压带点体为圆心，作半径等于3m(带电体安全距离)的圆，以圆顶至轨面的高度为接触网的影响高度作为接触网带点体影响高度范围7.9m； [0051] 步骤二：建立有限元模型，对跨越处的双层框架墩典型断面进行结构试算，在结构满足铁路设计规范要求的各项指标的前提下确定上盖梁的最优结构高度为2.5m； [0052] 步骤三：根据设计标准选取跨越处位于上面线别的广湛高铁适用部颁图‑时速350公里预制无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁(双线)，查询对应梁图的轨面至梁底距离为4.090m。 [0053] 步骤四：综合确定上面线别广湛高铁的普通简支梁支承垫石高度为0.55m。 [0054] 步骤五：计算设置双层门式墩跨越时的轨面纵断面高差要求h1+h2+h3+h4＝15.040m。 [0055] 步骤六：根据铁路设计标准选取位于下面线别的珠肇高铁单线适用部颁图‑时速350公里预制无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁(单线)，查询对应的梁宽参数为7.4m。 [0056] 步骤七：根据上面线别的部颁图，查询得到上部结构传递下来的各种荷载大小，结合设计经验，初拟尺寸墩颈横桥向尺寸6.2m进行控制性计算，然后不断进行迭代修正，计算得到广湛高铁双线圆端形桥墩最优墩颈横桥向尺寸为6m，选取桥墩放坡的坡比为45:1(时速350公里高铁的常用桥墩坡比)，计算独立设置圆端形桥墩时需满足的线间距要求St＝7.4/2+(6/2+(H‑3)/45)‑5/2＝4.578。(H为结合地形确定的计算墩高，具体操作为结合地形和地物情况，对选取跨越段落内的桥墩墩高进行统计，计算该段内的算术平均墩高作为计算墩高H，Δh为广湛高铁独立设置的圆端形桥墩墩颈至墩顶的总高度，m为该圆端形桥墩的放坡坡比) [0057] 步骤八：根据确定的设置双层门式墩的高程差15.040m，以及独立设置圆端形桥墩的控制线间距4.578m，得出当下面线别珠肇高铁左线与上面线别广湛高铁左线的线间距S小于4.578m，两铁路的轨面高程差ha必须大于15.040的结论。 [0058] 桥梁关键点断面示意如图5‑10所示进行演变。门式墩段落类型分布范围如图11所示。 [0059] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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