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摘要：白马河特大桥设计中采用的新技术，为同类型桥梁的设计、施工积累经验。大跨度长联预应力混凝土梁桥结构梁高受到控制时，通过设置合理的结构型式，通过对控制截面构造尺寸及预应力索设计的优化，可以确保桥梁结构整体受力性能，并具有足够的施工、运营安全储备；通过采用防腐涂层钢筋和外接电流阴极等保护措施，可以提高海洋环境下桥梁结构使用寿命。
关键词：刚构连续梁桥大跨长联技术指标耐久性
1概述
温福铁路为国家双线I级铁路，电气化，客货共线；设计行车速度250km/h。白马河特大桥是温福铁路重点工程之一，于2005年11月开工，2009年6月建成，2009年9月30日通车。其开工建设过程引起了国内各界的高度关注和良好评价，人民日报、人民铁道、闽东日报等新闻媒体相继报道，闽东日报称其主桥五跨刚构连续梁创下世界第一。主桥竣工照片如下：
白马河特大桥主桥桥型简洁明快，技术经济合理，是我国铁路混凝土桥梁的典型代表和优秀范例，居国内领先。因此荣获了中国铁道建筑总公司颁发的“2010年度优秀工程设计”一等奖，并入选第九届中国企业新纪录。
2工程概况
白马河特大桥主桥为（80+3×145+80）m预应力混凝土刚构连续梁。航道等级：通航1000吨级海轮，通航净空为2孔120×29m。桥址区位于白马河海湾潮间带，受潮水影响明显。海水对混凝土结构具硫酸盐侵蚀、盐类结晶侵蚀、硫酸型酸性侵蚀。
3桥式方案比较
设计中比较了连续刚构方案、连续梁方案及刚构连续梁方案。连续刚构方案和连续梁方案相比，前者具有抗震性能较好、悬灌施工时不需要象后者那样进行墩梁临时锁定，因而施工更加方便、不需要设置及在运营中养护维修或更换昂贵的大吨位支座等优点。但该桥主墩墩高为39m，相对于145m的跨度而言比较矮。因此若采用连续刚构方案，必然因为墩身刚度及主梁温度跨度（3×145m）均较大而导致基础的工程量急剧增加，显然非常不经济。为了使该桥技术经济合理，需要充分发挥连续刚构方案及连续梁方案各自的优点，因此设计采用了仅将两个中主墩与主梁固结的刚构连续梁方案。
刚构连续梁方案与连续刚构方案相比，前者主梁的温度跨度145m仅为后者的三分之一，主墩基础的内力及工程量相应大为减小，技术经济更为合理；而刚构连续梁方案与连续梁方案相比，前者昂贵的大吨位支座的个数较少；抗震性能较好；悬臂灌注施工时的墩梁临时锁定工程量较少。
4桥梁型式及特点
4.1梁部
主桥两中墩墩梁固结、两次中墩活动，形成五跨刚构连续梁，道碴桥面，桥面全宽13m。
主梁各控制截面梁高分别为：端支座处及边跨直线段和跨中处为4.5m，中支点处梁高8.8m，梁高按1.8次抛物线变化。
全桥箱梁底板宽7.5m，顶板宽13m，梁顶在挡碴墙内侧设2％的人字形排水坡；顶板厚0.4m；腹板厚0.4m～0.96m；底板厚由跨中的0.4m变化至中支点梁根部的1.2m；箱梁内部上梗肋一般为50×150cm（竖×横），在中支点附近为了布置顶板纵向预应力钢索的需要而局部加大至70×210cm（竖×横），下梗肋40×40cm（竖×横）。箱梁采用C60混凝土。
箱梁在两个刚构墩顶正对墩身纵向双壁处各设置两道厚1.2m的横隔板，在边主跨连续梁中支座处各设一道厚2.6m横隔板，在梁端支座处各设置一道厚1.6m的端横隔板，在主跨中合拢段各设置一道0.8m厚的中横隔板。各横隔板均设置进人洞以便施工和养护维修。
梁体采用三向预应力体系，纵向全预应力。纵向预应力钢索除底板索采用12－7φ5钢绞线，其余索均采用19－7φ5钢绞线。采用塑料波纹管制孔，并采用抽真空压浆技术。为简化构造及降低张拉摩阻损失，所有钢索仅在竖直平面内弯曲，无平弯，亦无全联通长索。
横向预应力钢索采用5－7φ5钢绞线。箱梁腹板竖向及刚构墩顶墩梁结合部横向预应力筋采用预应力混凝土用螺纹钢筋PSB830。
主梁每个边支点各设两个8000KN级的LQZ球型支座，每个连续梁主墩支点各设两个65000KN级的LQZ球型支座。
4.2桥墩及基础
为了提高防撞性能而采用单柱空心墩型式，空心墩中填充一定高度低标号混凝土。采用矩形截面桥墩，纵向壁厚1.2m，纵向外侧间距7m；横向壁厚及外侧间距沿墩高变化。
主墩基础为钻孔灌注桩高桩承台结构。每个主墩采用12根直径2.5m的嵌岩桩，行列式布置。
在两个通航孔处的12、13、14号主墩上分别设置浮箱以使主墩免遭船舶直接撞击。
5设计计算
刚构墩与主梁固结，其桩基础与上部结构共同受力。在建立结构计算模型时，考虑了桩周土侧向抗力的影响，并分别考虑了天然地面线和局部冲刷线两种模式，按拟定的施工顺序，模拟实际施工过程，检算截面应力及结构强度。
桥址处风力大，风期长。本桥在设计中，考虑了每个"T"在合拢前的最大悬臂状态，受风荷载、不平衡施工荷载等影响的稳定问题。
混凝土收缩徐变的计算，考虑了本桥主桥以悬灌施工，梁体逐段形成，各段龄期不一的特点。
主梁横截面按简支带悬臂的闭合框架计算，计算荷载含恒载、活载（单线或双线行车）及温度变化等。温度变化的计算图式取如下两种：
6施工方法
综合考虑主墩所在水域地质、水文情况等因素，确定钻孔桩采用搭设水上固定施工平台的方案进行施工。水上固定施工平台以钢护筒管桩为主体承重结构。承台采用内撑式有底钢套箱围堰施工。
主梁采用悬臂灌注法施工，先合龙边主跨，再合龙边跨，最后合龙中主跨。在合龙中主跨时需在合龙段两侧梁体上施加5000kN对顶力。
7主桥技术特点
1，白马河特大桥主桥一联全长596.6m，主跨跨度及联长为国内客运专线刚构连续梁桥之最。
2主桥技术指标先进，且确保了桥梁结构整体受力性能
主桥高跨比分别达到1/16.5（中支点）、1/32.2（边支点）。以上指标在国内双线铁路同类型桥梁中居于领先地位。在梁高大幅压缩的情况下，通过对控制截面构造的优化（合理压缩预应力钢索的竖向间距从而尽量减小顶、底板的厚度，同时根据截面剪力的变化增加腹板厚度沿桥纵向的变化次数，以有效减小梁的自重荷载，将主梁混凝土指标控制到了21.58m3/m；适当增加中支点截面的上梗肋高度以控制主拉应力）及全桥预应力钢索的合理布置，仍然使本桥具有足够的施工、运营安全储备。在双线列车活载作用下，主梁跨中最大竖向挠度为-9.653cm，挠跨比为1/1502，满足规范限值1/1200。
（注：福厦铁路乌龙江特大桥主桥80+3X144+80m，梁高11.0/6.0m,混凝土指标:23.19m3/m）
该桥车桥动力分析采用轮轨接触理论，分析表明，本桥的自振特性在合理范围以内，具有良好的动力特性及列车走行性。中国铁道科学研究院高速铁路系统国家工程实验室对本桥进行了动态检测（《温福铁路动态检测报告》中国铁道科学研究院，2009.8），报告结论为：本桥竖向刚度较大，动力性能较好，能够满足120km/h货物列车、250km/hCRH2-010A综合检测车运行安全性的要求。
3沿海强台风环境下，首座铁路高墩大跨长联混凝土梁桥
该桥位于浙江东部沿海，经常遭受台风侵袭，最大台风风速高达67m/s。通过采用气动三分力系数的数值分析，表明悬臂施工中结构抗风稳定安全系数为6.3，最大悬臂状态的静力抗风稳定性是足够的，静力失稳风速远远大于施工风速。
本桥风—车—桥时变系统耦合振动分析研究结果表明在强台风作用下，本桥列车的走行安全性和舒适性可以得到保证。
4、率先采用海洋环境下桥梁结构耐久性技术，确保了桥梁使用寿命
本桥是我国沿海第一座跨越海湾桥梁，海水腐蚀环境对铁路桥梁结构耐久性将产生严重影响。针对本桥环境特点，首次提出采用耐久（防腐）混凝土的新理念，首次在铁道部内采用防腐涂层钢筋和外接电流阴极保护措施，确保了薄壁空心墩混凝土的使用安全。
8结论：
白马河特大桥经受住了2009年、以来沿海台风和暴雨的考验，多年来安全行车运营表明，桥梁的技术和结构是安全可行的，该桥的顺利实施为同类型桥梁的设计、施工积累了丰富的经验。
参考文献：
[1]项海帆，高等桥梁结构理论[M]．北京：人民交通出版社，2002．
XiangHaifan,StructuralTheoryofHigherBridges[M].Beijing:People'sCommunicationsPress,2002.
[2]刘自明等，桥梁深水基础．北京：人民交通出版社，2003．
LiuZimingetal.,DeepWaterFoundationofBridges.Beijing:People'sTransportationPress,2003.
[3]《温福铁路动态检测报告》中国铁道科学研究院，2009.8
WenfuRailwayDynamicDetectionReport,ChinaAcademyofRailwaySciences,August2009
[4]郭向荣，等．白马河特大桥主桥风—车—桥时变系统耦合振动分析研究[R]．中南大学铁道学院．2004．
GuoXiangrong,etal.[R]AnalysisandResearchonCoupledVibrationofWind-Vehicle-BridgeTime-varyingSystemofBaimaheBridge[R].SchoolofRailway,CentralSouthUniversity.2004.