中国铁路设计集团有限公司桥梁院 天津 300142
摘要：京雄城际铁路纵贯京冀两地，北京段正线全长28.03公里，设计速度250 km/h，采用无砟轨道，跨越众多河流、道路、既有铁路，桥梁占线路长度的69％，桥梁比例高，特殊结构多。着重对简支钢桁梁、预应力混凝土简支拱顶推施工、高架车站大跨桥梁等代表性特殊结构进行说明。特殊桥梁结构的创新与应用为今后高速铁路结构选型提供了一定的指导和借鉴意义。
关键词：京雄城际铁路；简支拱；钢桁梁；高架站；景观设计
1.概况
京雄城际铁路起自北京市西黄线李营站，沿线跨越京九上行线、永华路等公路铁路后新设黄村站，之后跨越林校路、六环路、京九上下行线等公路铁路后，与新机场高速公路和轨道交通新机场线通道三线并行引入北京新机场航站楼地下二层设新机场站，随后一路向南终到雄安新区。本线路是雄安新区对接北京和北京新机场的快速通道，是完善北京新机场集疏运体系，打造全国性综合交通枢纽的需要；是构建京津冀城市群快速铁路网、促进区域一体化发展的需要；是促进临空经济区发展、打造新的城镇发展带的需要；是优化全国快速客运网布局、路网形态上形成京九客专的需要；是改善京津冀地区生态环境的需要。
1.1地形与地质条件
线路所属地区位于华北平原北缘，地形平坦开阔，沿线为厚层第四系松散堆积层所覆盖。本线经过华北平原地面沉降区域，途径北京大兴地下水下降漏斗的影响范围，场地类别为Ⅲ类，北京段地震动峰值加速度0.2g，地震动反应谱特征周期为0.55s。
1.2主要技术标准
（1）高速铁路正线李营至黄村段为设计速度120 km/h的单线有砟轨道动车组普速铁路；正线黄村至北京新机场段为设计速度250 km/h的双线无砟轨道高速铁路，线间距：4.6~5m。
（2）既有线改建段为设计速度120、160 km/h的单线有砟轨道普速铁路。
1.3桥梁工程概况
北京至雄安城际铁路北京段项目正线全长28.03公里，既有线改建（黄村疏解工程）5条，共13.44 公里。其中二十多公里长的黄固特大桥充分考虑本线位于北京与雄安新区之间，建筑密集人口众多、道路交通发达、地下管网纵横、土地资源珍贵、处于区域沉降地区等因素，采用了长桥设计方案。
2.特殊桥梁工点设计研究
京雄城际铁路北京段沿线跨越多处河流、高速公路、城市道路、既有铁路，受立交净空、防洪等诸多条件制约，需要桥梁以较大跨度跨越，因此出现了如连续梁、简支钢桁梁等多种特殊结构桥梁，现将具有代表性的一些桥梁结构介绍如下。
2.1顶推跨越某高速公路采用108m简支拱
为保证景观协调与高速公路净空要求，京雄城际铁路跨越时结构上建高度较为受限，加上转体空间不足，所以采用简支系杆拱结构顶推施工上跨。系杆拱桥是一种自平衡的简支结构，跨越能力较大，梁高较低，后期徐变小、结构刚度大。该简支拱位于直线上，线间距4.6m，与高速公路交叉角度为81°57′，设计时速250km/h。梁端断面如图1所示。
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图1 简支拱梁端断面（单位：cm）
拱肋：矢跨比为1:5，拱肋立面投影矢高21.06m，拱肋采用二次抛物线。拱肋在横桥向内倾8度，呈提篮式样，拱顶处两拱肋中心距10.014m。拱肋横断面采用哑铃型钢管混凝土等截面，截面高度h=3.0m，钢管直径为1.0m，由16mm的钢板卷制而成，每根拱肋的两钢管之间用δ=16mm的腹板连接。拱管内灌注C55自密实补偿收缩混凝土。
系梁：梁部全长108m，计算跨度为105.3m，支座到梁端为1.35m。采用单箱三室预应力混凝土无悬臂箱形等高截面，梁高3m，梁部顶、底板宽均为17.6m。顶板和底板厚0.35m~0.55m，边腹板厚1.2m~2.95m，中腹板厚0.4m。端横隔板厚3.5m，吊点横隔板厚0.5m。梁端设进人孔，吊点横隔板设过人孔。
吊杆：吊杆采用平行布置，吊杆间距均为5m，全桥共设16对吊杆。吊杆垂直拱弦线布置，在横向内倾8度。
横撑：拱肋之间设一道一字撑和四道K撑。一字撑采用外径1.0m、壁厚12mm的圆形钢管组成，斜撑采用外径0.8m、壁厚12mm的圆形钢管组成，钢管内均不填充混凝土。
施工方法：在公路外侧支架现浇施工完成简支拱梁部及拱肋主体结构，拱肋临时合拢固定。在公路主路与辅路分隔带设置两处施工临时支墩，并架设临时拉杆撑杆及防护棚架。依次向前顶推就位后拆除拱顶合龙段临时连接，完成拱肋拼装，并泵送拱肋混凝土，安装吊杆后拆除支架、滑道梁及临时墩等临时设备后落梁。
2.2顶推跨越金星路采用96m简支钢桁梁
京雄城际铁路北京段改京沪三、四线大桥96m单线简支钢桁梁工程，分别跨越金星路，道路横断面为四幅路型式。改京沪三线跨金星路大桥位于缓和曲线（R=800m）及直线上，与金星路夹角为138°58′00″；改京沪四线跨金星路大桥位于缓和曲线及半径R=2000m的圆曲线上，与金星路夹角为125°34′00″。设计行车速度160km/h，半下弦节间、节点横断面如图2所示。
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图2 简支钢桁梁半下弦节间、节点横断面（单位：cm）
主桁：采用无竖杆三角桁，桁高11.6m，节间长度12m，主桁中心距8.8m。上、下弦杆采用箱形截面，上弦杆高800～848mm，下弦杆高1200～1216mm。斜腹杆采用箱形截面和H形截面，杆件宽度600mm，杆件高520～700mm。主桁节点采用整体节点形式，上、下弦杆在节点外拼接，斜腹杆采用插入形式与整体节点拼接。
桥面系纵横梁：除端横梁外均采用焊接工形截面，端横梁为焊接箱形截面，在纵梁、横梁及下弦杆上翼缘焊有剪力钉与混凝土桥面连接。在下弦节点处及节点中部设置横梁，其间距为6m，梁高1.20～1.208m。单线桥梁设2片纵梁，间距2.8m；纵梁高1.20m，翼缘板宽430mm。
上平纵联：上平纵联采用交叉式的腹杆体系，横撑及斜杆均采用工字型截面，与平联节点板为对接形式连接，采用M22高强度螺栓连接。上平纵联系统线中心距为8.2m。
桥门架及横联：钢桁梁端斜杆上设斜向桥门架，在部分上弦节点设中间横联，桥门架及横联均采用板式结构。
施工方法：在道路外侧临时墩和主墩上搭设的膺架上拼装钢桁梁和钢导梁，钢桁梁末端节间压配重。架设临时拉杆撑杆及防护棚架，依次向前顶推就位后拆除钢桁梁后端压重、钢导梁、膺架及临时墩等临时设备后落梁。
2.3黄村高架站桥梁设计
黄村站位于北京大兴区黄村镇境内，并行既有黄村站、京沪高铁西侧布置。车站设计为高架车站，桥高约19m，车站规模为2台5线（含2条正线），设7m宽侧式站台1座、11.5m宽岛式站台1座，站台梁除跨地铁大兴线采用连续梁外，其余均采用32m简支结构，且站台梁桥墩与京雄铁路正线到发线桥墩进行合建。车站站房设于线路正下方，站房结构柱基础与桥梁基础合建。黄村站京雄正线线间距为4.6m，正线和到发线间线间距为6.0m。
2.3.1道岔梁布置原则与结构设计
根据有关科研成果[1]，京雄城际铁路北京段桥上道岔的主要设计原则如下。
（1）正线道岔应尽可能整组布置在1联连续梁上，道岔尖轨尖端、心轨尖端、心轨跟端与梁缝距离至少应保持18m，尖轨跟端与梁缝距离至少40 m，从而减小梁轨相对位移，减小轨道力。
（2）八字渡线区及咽喉区两联连续梁之间宜布置1孔以上简支梁。
黄村站北京侧咽喉区桥梁孔跨布置采用6-32m渡线连续梁+1-24m简支梁+1-40+64+40+33双线变三线连续梁+1-24m简支梁+1-32m简支梁+5-32m双线变三线连续梁（5-32m单线变双线连续梁）。
2.3.1.1咽喉区5-32m双线变三线连续梁结构设计
线路由两股道高速正线引出1条到发线，桥上2线变3线，采用变宽的连续箱梁结构，跨度为（31.8+3*32.7+31.8）m，支座中心线至梁端0.8m，梁全长163.3m，主梁梁高3.02m。主梁截面采用单箱双室、变截面斜腹板形式，箱梁顶底板均采用变宽度。箱梁顶板宽度12.20~ 17.843m，底板宽度5.50~11.143m。顶板厚度除梁端处及支点处均为0.37m；腹板厚0.48~0.75~1.05m，按折线变化；底板厚度除梁端处及支点处均为0.40m。梁体在支点处共设置6道横隔板，除固定墩横隔板厚度为2m外，其余横隔板厚度均为1.5m。结构构造图如图3所示。
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3.桥梁景观设计
京雄城际铁路按照全线景观规划指导桥梁设计，注重新技术采用、结构设计优化、环境保护和预留经济社会发展条件。全线景观设计主要体现在以下3个方面。
（1）整体景观效果上，充分考虑桥梁与周边环境相协调。斜腹板形式的箱梁与流线形圆端实体桥墩线型流畅、相辅相成；同时在跨越市内重要道路时选择了简支拱、钢桁梁等结构形式，以桥增容、以桥添景，点线结合，层次分明。
（2）京雄城际铁路北京段黄村高架站区桥梁设计按照整体最优目标，实现各功能系统有机组合，系统集成，与城市现状和规划配套。通过合理布孔，满足用来连通东西两侧空间和连接城市活力的规划街区通廊的设置，便于两侧景观轴线的衔接，利于实现站点一体化、区域一体化。黄村站站台梁墩柱与本线的正线与到发线的桥墩合建，桥下空间更加宽敞，通透性明显提高。新建黄村站房位于桥梁正下方，站房结构柱立在京雄桥梁承台基础上，整体性更好，不显得分散单调，而且节约土地占用，节省投资，充分利用既有资源，为黄村站一体化提供更有利的空间与更独特的景观亮点。
（3）附属结构上，结合桥梁所处自然环境，将栏杆设计为“荷花剪影”主题式样。“接天莲叶无穷碧，映日荷花别样红”，“出淤泥而不染，濯清涟而不妖”，荷花与桥梁栏杆的巧妙融合，既代表吉祥如意、廉洁高贵，更是契合了京雄城际铁路以精品、智能、绿色、廉洁为意愿的决心。
4.结语
京雄城际铁路北京段桥梁设计受外部条件影响大，在保证线路技术条件的前提下，为尽可能满足城市区域规划、城市道路及防洪、跨线立交要求，采用了较多的特殊结构。特殊桥梁结构的创新与应用为车站与线路线形优化创造了条件，与既有线之间的夹心地大大减少，集约了城市建设用地，使高速铁路建设与城市规划更加融合。
参考文献：
[1]铁道科学研究院.京沪高速铁路高架桥车站无缝线路设计原则(暂行)[S].北京:铁道科学研究院.2004.
[2]王召祜.客运专线桥梁设计研究[J].铁道标准设计,2005(4):26—31.
论文作者:高峰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/14
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