摘要：高速公路以特小斜交角度下穿鐵路的框架結構，與一般正交框架或斜交框架在結構分析中均有不同。本文通過工程實例，從計算方法的選擇、模型建立的主要原則、荷載圖式的簡化、結果分析和控制條件等方面，對鐵路特小斜交角框架橋的空間結構分析進行了綜合論述。
　　關鍵詞：斜交框架、空間模型、計算模型、控制指標
　　
　　隨著我國經濟建設的進一步深入，綜合國力的進一步增強，公路、鐵路建設更注重景觀、人文要求，更注重考慮遠期、長遠期規劃。公路、鐵路的設計更加注重線型流場，共用走廊帶，節約用地等因素。這就不可避免的產生了公路、鐵路的頻繁交叉，交叉角度經常特�。ㄐ∮�45度），交叉條件進一步惡化，這也為工程設計人員在結構設計上提出了新的課題。公路下穿鐵路常用的結構形式是鋼筋混凝土框架結構，本文就在特小斜交角度情況下框架結構的計算分析作簡要介紹。
　　1框架橋的結構計算方法
　　正交框架，活載加載方向基本順框架跨度方向，在斜交角度較大的情況下（小于15度）可順橋向取單位長度框架段，用平面桿系簡化為平面框架模型計算內力進行分析，在斜交角度較小的情況下，框架橋在活載作用下空間效應增強，平面計算將會產生較大誤差，特別是在特小角度下，框架的分節位置，框架結構尺寸，對不同位置的的階段和框架不同部位的內力分布都有很大的影響。因此要采用空間分析方法，對荷載和約束在空間上進行模擬和簡化，研究在斜交情況下框架橋的空間荷載效應。
　　有限元法是對結構進行空間分析的最常用也最有效的方法，對框架結構的空間模型簡化有實體單元法、板單元法、和空間格梁體系。常用的計算軟件有MIDAS、SAP、ANSYS等，在設計應用中一般采用板單元法格梁法即可滿足計算精度。
　　2昆安高速公路小河邊下穿鐵路框架橋結構分析
　　小河邊下穿鐵路框架橋位于昆安高速公路K27+390(小河邊)處與成昆鐵路呈21°角下穿成昆線，框架采用2孔16.1米封閉式鋼筋混凝土框架。
　　
　　圖1鐵路框架橋一般橫斷面示意圖
　　
　　鐵路框架橋在同時考慮即將建設的成昆復線的需求既地方道路聯接要求后，下穿框架設計總長290.54m，共分19個框架節段，設伸縮縫20道，節段編號為1～19號節段，其中6～13節段頂上有成昆鐵路通過，并考慮復線改建。

　　圖2小河邊下穿工程平面示意圖
　　橋址區域地質情況為：上覆2~4m低液限粉質粘土，其下為玄武巖和石灰巖風化層，基地容許承載力600～800kpa。豎向地基系數C0取150000kpa/m，側向地基系數取15000kpa/m。結構彈性模量EC＝3.3X104MPa，結構容重26KN/m3。取經多方研究后采用樁板墻臨時防護、B便梁加軌束梁架空既有鐵路，便梁支點二次托換分段實施的總體實施方案。
　　結構計算采用厚板單元模擬實橋，底板和邊墻施加彈性支撐，對頂板、底板加腋部位，通過變厚板單元模擬。頂板鐵路雙線列車活載，底板高速公路按行車軌跡自動加載，通過荷載追蹤過程，考慮各節段框架之間相互影響后，遴選出施工最不利及鐵路運營荷載、公路運營荷載下最不利的各節段。采用MIDAScvil對本結構進行了八種不同工況的驗算：
　�。�1） 框架自重＋施工荷載
　　（2） 恒載自重＋箱側恒載土壓力；
　�。�3） （2）＋箱側活載土壓力；
　�。�4） （3）＋頂板左線活載＋左線制動力、離心力；
　�。�5） （3）＋頂板雙線活載＋左線制動力、離心力；
　�。�6） （5）＋底板公路I級荷載；
　�。�7） （6）＋體系降溫20℃；
　�。�8） （7）＋角點沉降10mm。
　　簡化后的計算模型及恒載分布：
　　
　　
　　3結構計算
　　為確�？蚣芙Y構結構達到，既有鐵路遠期提速要求，我們提出參照鐵道部《既有線提速200km/h技術條件》（試行）及國內外高速鐵路有關設計規范，提出本橋控制設計的4條原則：
　�。�1） 列車靜活載作用下，要求頂板跨中豎向擾度fx≤L/1000=16.1mm；.
　　（2） 路橋過渡處的框架箱體轉角θ≤3×10-3rad；
　�。�3） 在列車橫向搖擺力、離心力、溫度力的組合作用下整體水平擾度fy≤L/4000=4.025mm；
　�。�4） 列車靜活載作用下，3m范圍內頂板扭曲變形t≤3.0mm。
　　對框架各節段不同工況下的受力情況分析后，確定8號節段和12號節段，為控制設計的最不利節段。各部位計算結果如下：
　　各階段各部位強度指標表
　　

　　
　　運營階段應力分布圖
　　
　　評價 滿足 滿足 滿足 滿足
　　4結構配筋及裂縫檢算
　　按造結構計算得出的內力包絡圖，采用容許應力法配筋垂直于箱身的主筋骨架聯接、封閉成環，有利于控制箱體扭曲變形，裂縫計算寬度0.165mm滿足規范要求.
　　框架采用三次澆筑成型，第一步：澆筑底板及下梗肋；第二步：澆筑5米高側墻及中墻；第三步：整體澆注剩余墻身，及頂板、上梗肋。側、中墻為防止表面裂縫兩側布置有10cm×10cmΦ6冷拔鋼筋網片。
　　5結語
　　（1） 特小角度的鐵路框架，已采用正框斜穿方式，框架可以分段設置，結構空間受力復雜，應采用空間模型的方法分析，以保證分析結果符合實際。
　�。�2） 為滿足鐵路提速及準高速的發展要求，滿足乘坐舒適性，高速行車軌道平順的安全要求，對斜交框架應在縱、橫向變形、局部相對變形、轉角等方面嚴格控制，同時應注重橋路過渡等方面的結構設計。
　　參考文獻
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　　〔2〕JTGD62-2004，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范
　　〔3〕JTJ041-2000，鐵路橋涵地基和基礎設計規范
　　〔4〕TB10002.1-2005，鐵路橋涵設計基本規范
　　〔5〕TB10002.5-2005，鐵路橋涵鋼筋砼和預應力砼結構設計規范