【摘要】玉溪至磨憨铁路为泛亚铁路通道，那苏河双线大桥受地形控制，孔跨布置为2×32+（60+104+60）m连续梁+1×24m，采用（60+104+60）m连续梁主跨跨越那苏河，最大墩高74m，地形陡峭。本文详细介绍了连续梁的构造及高墩的尺寸，对梁体、桥墩进行了三维有限元计算分析，并对桩基进行了验算，计算结果满足规范要求。最后，针对本桥桥墩位于陡坎上及存在的滑坡等不良地质问题，提出了相应的合理防护措施，同时对设计和施工中存在的问题提出了一些合理性的建议。本文可为类似工程设计提供参考。
【关键词】连续梁有限元分析陡坡滑坡防护措施
作者简介：孙应闯；中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司
中图法分类号U24；文献标志码A
doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2020.02.1715
1工程概述
玉磨铁路是国家实施西部大开发战略的重要基础设施项目，它的建设对完善西南铁路网布局，促进中国—东盟自由贸易区建设，带动沿线地区经济社会发展具有重要意义。该线路位于云南省南部地区，北起昆玉铁路玉溪西站，途经玉溪、普洱、西双版纳等市州，经磨憨口岸至中（国）老（挝）边境，线路全长508.535km。
那苏河双线大桥为跨越那苏河而设，全桥长329.51m，孔跨布置为2×32+（60+104+60）m连续梁+1×24m，采用（60+104+60）m预应力混凝土连续梁主跨跨越那苏河，最大墩高74m，地形陡峭，连续梁采用挂篮悬臂浇筑施工，按全预应力构件进行设计，全桥布置图如图1。
图1那苏河双线大桥桥型布置图（cm）
那苏河双线大桥位于直线及接圆曲线半径R=2800m的缓和曲线上；一般大气条件下无防护措施的地面结构，环境类别为碳化环境，作用等级为T2；正常条件下梁体结构设计寿命为100年；地震动峰值加速度：0.15g，特征周期：0.45s；测段不良地质为滑坡。
2主要技术标准
（1）铁路等级:Ⅰ级。
（2）正线数目:双线。
（3）轨道结构:有砟轨道，60kg/m重型钢轨。
（4）设计速度:客车160km/h，货车120km/h。
（5）设计活载:中-活载。
（6）牵引类型:电力。
3那苏河连续梁上部结构设计
3.1连续梁构造设计
（1）梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁，梁体全长225.6m，梁段梁高按二次抛物线Y=4.8+3.2X2/1849（m）变化，中墩处梁高8m，边墩处梁高4.8m，中跨中部10m梁段和边跨端部13.8m梁段为等高梁段，梁体采用悬浇挂篮施工，共13个平衡段，边跨存在一个不平衡段。箱梁箱底宽6.6m。一般断面顶板宽11.9m,设置接触网支架处顶板加宽14.9m，设置避车台处顶板加宽14.5m。边跨端块处顶板板厚由80cm渐变至45cm，边跨跨中至中墩顶板厚45cm；边跨端部底板厚度由100cm渐变至45cm，中支座两侧底板厚度由90cm渐变至45cm,其余处底板厚45cm；边跨端部腹板厚度由100cm渐变至45cm，中支座两侧腹板厚度由90cm渐变至45cm，其余段腹板厚为45cm；一般断面悬臂段厚度由30cm渐变至80cm，设置接触网支架或避车台处局部加宽段厚度为80cm。详细尺寸见图2中支横截面及图3跨中横截面。
图2（60+104+60）m连续梁中支横截面（cm）
图3（60+104+60）m连续梁跨中横截面（cm）
3.2连续梁有限元分析及计算结果
那苏河连续梁梁部计算采用MidasCivil三维有限元软件，通过建立有限元模型，按照实际情况划分施工阶段，计算分析桥梁的强度、应力和位移等。有限元模型如图4，全桥共建立91个节点，76个单元,边界条件见表1.
图4（60+104+60）m连续梁有限元模型
表1（60+104+60）m连续梁边界条件
通过计算，在施工阶段，顶板最大压应力为12.1MPa，最大拉应力为-1.7MPa，底板最大压应力为15.3MPa，最大拉应力为-1.7MPa。运营阶段在最不利组合下，顶板最大压应力为11.7MPa，最小压应力为1.0MPa。底板最大压应力为13.3MPa，最小压应力为1.80MPa，梁体各截面均不出现拉应力。梁体最不利截面，梁体最不利截面安全系数K＝2.27（主力）,K=2.16（主力+附加力）。正截面抗裂安全系数Kf=1.33（主力+附加力）。斜截面抗裂性，梁体最大主拉应力为2.8MPa，最大主压应力为13.5MPa。在中-活载作用下，边跨最大挠度为14.5mm，小于L/800=75.0mm。中跨最大挠度为42.4mm，小于L/700=148.6mm。在恒载+1/2静活载作用下，边跨最大预拱度值为41.0mm，中跨最大预拱度值为58.1mm。梁端转角，静活载作用下梁端最大值为1.98‰。以上各设计指标均满足TB10002.3-2005《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》的要求。
4连续梁主墩结构设计
对于高墩，刚度是重要控制因因素之一，可通过墩身构造及尺寸的改变来提高结构刚度。选择横桥向直线放坡，将墩身质量合理地集中在结构下部，使其重心下移，可有效增加其横向刚度改善行车性能，同时整体外观效果较好。
本桥下部结构桥墩的设计重点考虑了桥墩强度、稳定性、刚度、抗裂性和墩顶弹性水平位移以及连续梁高低墩温度差异对主梁的影响等。为方便设计和施工，桥墩主体截面均采用圆端形截面形式，针对连续梁3#主墩，墩高74m，墩顶纵横向尺寸采用790cm×1100cm，外坡坡比采用40∶1，内坡坡比采用60∶1，一坡到底，墩顶处纵横向壁厚均采用0.8m，墩顶处均设置2m实体过渡段，墩底设置3m实体过渡段。桥墩构造如图5所示。
图53#主墩构造图（cm）
5那苏河双线大桥防护设计
那苏河双线大桥桥址地形复杂，不止要跨越那苏河，墩台范围内纵横坡陡峭，且存在大范围的滑坡，为保证桥梁的安全施工，需进行防护设计。
本桥1~3#桥墩位于陡坎处，为防止高边坡影响运营安全，开挖坡面采用防护桩、土钉墙、锚杆框架梁、灌草护坡等进行防护。
2~3#墩侵占既有道路，需进行局部道路改移，采用防护棚架进行防护，防护范围延伸出桥宽范围左右各10m；改移道路处存在不良地质溜坍，为避免溜坍对2、3#桥墩产生不利影响，保证铁路运营安全，现对改移道路采用锚杆框架梁和防撞垛防护措施防护，防撞垛顺来车方向靠墩侧20m、会车方向10m设置。净距1m，防撞垛宽0.3m，沿公路方向长1m，高出公路路面0.5m，埋入地下不小于0.3m。
3#桥墩紧邻那苏河，为防止河水冲刷，采用C30素混凝土导流堤防护，防护范围为承台上游10m，承台下游5m。3主墩防护设计图如图6。
4~5#桥墩位于滑坡体内，为防止滑坡影响运营安全，开挖坡面采用抗滑桩、土钉墙、锚杆框架梁、灌草护坡、挂网喷锚等防护措施，为避免抗滑桩产生的水平位移对结构产生不利影响，基坑回填采用粗砂，回填面以下采用0.2m厚粘土封水，回填面采用0.3m厚C20混凝土护面。为防止雨水进入滑坡体影响其稳定性，在铁路红线内设置纵横向排水沟，大尖山隧道内水及天沟水亦需引入滑坡体内纵横向排水沟，不得散排，汇流后一同引入那苏河。4#主墩防护设计图如图7
图63#主墩防护设计图（cm）
图74#主墩防护设计图（cm）
6结语
（1）那苏河双线大桥主桥为（60+104+60）m预应力混凝土连续梁，最大墩高74m，主墩采用内外坡度不一致的办法，把墩身重心及刚度集中于结构下部，能较好的控制桥梁的刚度，稳定性等。（2）本桥地形陡峭，存在不良地质滑坡等，采用了防护桩、土钉墙、锚杆框架梁、灌草护坡等多种措施进行防护，有效的保证了本桥的施工及运营安全。（3）本文对玉磨铁路那苏河双线大桥桥梁设计进行了总结，介绍了桥梁结构按照需要、地形和环境条件因地制宜进行的多样性设计，根据地形、地质条件采取相应防护措施，可为类似工程提供借鉴。
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