第七节　道岔梁

受地形条件限制，一些高速铁路车站设置在高架桥上。车站咽喉区宽度变化大、线路复杂，需要布置各种型号的道岔结构。京沪高速铁路仅徐沪段就有五座包括咽喉区在内的高架车站，共有18号道岔69组、42号道岔8组布置在桥梁上。由于无缝道岔对桥梁有特殊的要求，同时又传递很大的水平力到墩台结构上，因此，需要对铺设道岔的桥梁结构（简称道岔梁）进行专门设计，以确定道岔梁的合理布置和结构形式，确认梁体变形能够满足道岔的特殊要求、下部结构能够适应道岔纵向力的需要，同时还要研究纵、横向支座布置方式的合理性。因此，道岔梁是高速铁路桥梁设计中的新课题。

一、结构形式

1.桥梁与道岔的适应性

京沪高速铁路最早涉及高架车站中的桥梁结构设计问题。经过持续不断的探索和研究，京沪高速铁路首先提出了高架车站桥梁结构与无缝道岔的适应条件（图4.2.34），指导了其他客运专线高架车站的桥梁设计。

高速铁路道岔区桥梁布置原则如下：

（1）无缝道岔应尽可能整组布置在一联梁上。

（2）道岔的转辙器部分、辙叉部分不宜跨越两联梁。

（3）正线道岔布置在连续梁上时，道岔岔头、岔尾距离梁端应不小于18m。站线道岔在困难条件下可以在道岔连接部分设置梁缝。

（4）单渡线道岔应整组设置在一联梁上。

（5）车站咽喉区道岔，除高速铁路正线无缝道岔下需采用连续梁外，其余到发线道岔下可采用简支梁结构。

（6）为减小梁、轨相对位移及钢轨附加纵向力，八字渡线区两联连续梁之间宜布置一孔以上简支梁。

（7）对于连续梁应进行多纵向固定支座方案比选，以减少道岔与桥梁相互作用和相对位移。相邻梁梁端两侧钢轨支点的横向相对位移不大于1mm是横向固定支座布置的原则。

（8）墩台纵向水平线刚度除应满足桥梁结构受力和变形要求外，还应满足道岔与桥梁（纵连底座）相对位移，以及高速列车安全性和旅客乘车舒适性的要求。

（9）道岔梁除应满足静力计算有关要求外，尚应按实际运营列车进行车岔桥动力响应分析，评估列车安全性和舒适性以及桥梁的动力特性。

2.主要结构形式

道岔梁主要包括连续梁、连续刚构、框架和简支梁四种结构形式，一般为钢筋混凝土或预应力混凝土结构。在满足岔区桥梁布置原则的基础上，道岔连续梁主要用于受立交、航道控制的地段，道岔连续刚构主要用于受净空或立交控制的地段，道岔框架（密排框架）主要用于桥较低、立交要求不高、景观无特别需要的地段，道岔简支梁主要用于到发线、保养线和八字渡线区两联道岔连续梁之间。

设计研究表明，采用框架结构时，框架孔径一般不超过12m，以尽量减小结构与轨道纵向相对位移，保护道岔。采用连续梁结构时，除需满足城市立交要求的特殊孔跨之外，应以32m为基本跨径，并采用整体性较好的整孔箱形截面，梁高及外侧腹板宽度宜与32m标准简支梁一致，两联连续箱梁之间需设置简支箱梁以减小无缝线路钢轨内力和桥墩承受的无缝线路纵向水平力。

二、天津南站5×28m道岔连续梁

天津南站是高架车站，须在桥上布置4组道岔，将站前咽喉区由正线两股道扩展为6股道。由于桥梁位于到发线4组道岔区，道岔的型号和线间距限制了梁缝的位置，经方案比选，正线接到发线采用4×32m道岔连续梁，到发线接到发线采用5×28m道岔连续梁。

5×28m道岔连续梁左端（4股道）桥面总宽20.93m，右端（6股道）桥面总宽35.53m，两端桥面宽度相差14.60m，宽度变化较大。为减小横向温度跨度，使各股道满足横向变形要求，设计做了整幅桥、两幅桥、三幅桥共三种横向布置方案（图4.2.35）。两幅桥方案在两幅桥间留10cm施工缝，则每幅桥小里程端宽度为10.415m，大里程端宽度为17.715m，两端桥面宽度差为7.30m。三幅桥方案各幅桥间留10cm施工缝，边幅桥小里程端宽度为5.89m，大里程端宽度为11.665m，两端桥面宽度差为5.775m；中幅桥小里程端宽度为8.95m，大里程端宽度为12.0m，两端桥面宽度差为3.05m。5×28m道岔连续梁最终采用了三幅桥方案。

5×28m道岔连续梁采用单箱单室等高度、变宽度的斜腹板箱梁结构，梁高3.05m，箱梁顶板宽12.16～6.03m，底板宽5.50～4.00m，顶板厚35cm，底板厚度由30cm变化至60cm，腹板厚度由50cm按直线变化至80cm。梁体在端部和墩顶处共设置6道横隔板，梁端横隔板厚度为1.5m，墩顶处横隔板厚度为1.8m。

三、徐州东站北86-8m密排框架

京沪高速铁路徐州京杭运河特大桥位于江苏省徐州市经济技术开发区，徐州东站北咽喉区设在该桥上。该区段为四线，设有8组18号道岔、4组42号道岔。

由于徐州东站北咽喉区道岔布置密集，如果该区段采用连续梁，不仅桥梁布置困难，还需要调整道岔位置。若两联道岔连续梁之间插入简支梁，会导致道岔布置距离过长；若采用梁长较大的连续梁，梁轨相对位移较大，对道岔的不利影响也比较大；若调整道岔位置，将影响京沪高速铁路正线及徐兰客运专线跨越附近房亭河的通航条件。

考虑本段地势平坦，周围多农田，无既有道路、规划道路的要求，设计比选了密排框架方案。框架桥跨度较小，其框架顶板与边墙之间的连接为刚臂连接，因此在列车活载、温度荷载作用下的纵向、竖向位移很小，梁端转角也很小，桥上道岔几何形位的变化较小，道岔的平顺性较好。另外，小跨度框架桥整体性好，具有较大的刚度，纵横向伸缩、跨中挠度、梁端变位很小，可使轨道和桥梁所受纵向力降至最小。相关研究表明，在咽喉区采用多孔6～8m的小跨度框架，框架承受的纵向水平力仅50kN/轨，横向水平力仅7kN/轨，梁轨相互作用很小，相对于梁式桥方案，多联钢筋混凝土框架或刚构在结构美观、施工方便、降低造价方面具有相当大的优势。因此，徐州东站北咽喉区采用86-8m密排道岔框架（图4.2.36），框架后接（16+21+21+16）m连续刚构，刚构在外形上和框架桥一致。

徐州东站北咽喉区框架总长862.5m，左侧通过桥台接32m简支梁，右侧经桥台接（16+21+21+16）m连续刚构。框架外边缘长度为9.98m，框架与框架之间设2cm的纵缝。框架和框架间距按10m布置。后面3孔框架为了和连续刚构连接，框架外边缘长度为10.38m。

按框架的结构尺寸，共有五种框架类型（表4.2.17）。根据地面起伏变化情况，框架净高9.5～12.7m，净宽8.28～8.78m。框架横向长23.0m，顶宽26.4m，外侧接悬臂长1.7m。框架横向分为2节，中间设2cm的横向缝。桥面采取四面排水方式，在两线之间设ф100mm泄水孔，桥面水经泄水孔流至框架底，再从框架底排出。

四、苏州北站32m道岔连续梁

苏州北站是一座典型的高架车站，所有道岔均布置在桥上，且均为18号道岔。苏州北站西侧咽喉区道岔梁的孔跨布置为“6×32m连续梁+2-24m简支梁+1-32m简支梁+6×32m连续梁+2-32m简支梁+4×32m连续梁+正线3-32m简支梁（到发线为3×32m连续梁）”。

道岔区6×32m连续梁采用等高度斜腹板单箱单室箱形截面。梁高3.05m，与相邻的简支梁外轮廓对齐；顶板宽12.0m，因布置道岔转辙机的需要顶板局部加宽；顶板厚34cm、底板厚30cm、腹板厚50～80cm，顶、底、腹板在支点附近局部加厚。全桥共设7道横隔板，边隔板厚1.5m、中隔板厚2.0m。采用球型支座，固定支座设置在全联的中心。梁体采用C50高性能混凝土，为单（纵）向预应力体系。

咽喉区4×32m连续梁采用等高度斜腹板箱形截面，第一、二孔为单箱双室截面，第三、四孔为单箱三室截面。梁高3.05m，顶板宽12～21.69m，底板宽5.5～15.189m。跨中截面顶板厚34cm，支点附近顶板加厚至60cm；跨中截面底板厚30cm，支点附近底板加厚至60cm；第一、二孔梁跨中腹板厚65cm，支点附近加厚至100cm；第三、四孔梁跨中腹板厚45cm，支点附近加厚至100cm；跨中截面边腹板厚45cm，墩顶支点附近加厚至100cm。全梁各支点处均设横隔板，共设5道，横隔板厚度为2.0m。梁体混凝土和预应力筋与6×32m连续梁相同。

表4.2.18为上述两联道岔连续梁结构的主要计算结果。