英国锁城大桥

锁城大桥是横跨住宅发展区的铁路桥梁。由于工程施工受到周围建筑与地形的限制，该工程采取加固桥台、桥墩与桥面的刚构结构，以及预制栏杆等方法提高了大桥的使用安全程度，并降低了大桥建造与维护的费用。因此，城堡大桥科学的设计方案使工程成本降到最低。

一、 引言

本文描述的是在受限制地区用最小的费用修建一座铁路桥梁使之成为开放的住宅发展区。锁城地区是位于住宅发展十分紧张的韦斯顿超

图1  锁城大桥位置远景

马雷的东部。监督桥梁建设的客户是城堡建设有限公司，它由二大房建者组成。该区的规划局是北盛捷区议会（NSDC）。该发展地区被分为布里斯托尔和埃克塞特。规划条件规定，直到建成这条横跨的铁路大桥为止，该地区南部区域不可能适应居住。可见锁城大桥的建成对该地区发展的重要性。

发展地区位于萨默塞特的边缘，这个地区地形十分的恶劣，该范围位于韦斯顿以北和A321飞机双程双线分隔线的南面。现在只有一条乡下公路，是南部区域的唯一通道。该地区是交通预期不适合住宅增加的区域。

由于盛捷地区水平高程的限制，新的铁路线在桥台两边必须设有高程差。 并且该地区地形限制，允许正常横跨的区域较小，这导致在结构的布局上的一定数量的妥协。为了整个城堡地区的发展， 全

图2  锁城大桥地图上位置

桥限速20公里/时，并考虑区域范围内的速度制约。这样在得到客户和NSDC的同意后，桥梁采取了最小半径的方法，这使得桥梁采用了比正常梯度更加陡峭地方法实现高程的跨越。

客户的工程师、工程顾问、一般设计原则和初步认同原则下(AIP)与NSDC发出投标文件。

该合同在2000年7月1授予安迪。投标价值1.31亿美元，合同期定为34周，到2001年4月完成。

图3  桥整体横断面

图4  桥体长度          图5  桥上部结构横断面

二、地基

在招标阶段佩尔研究了一些优化设计和招标后的裁决计划进行了充分的经济分析后交付承包商，院长及安迪 。原来设计要求H型

图6  桥面铺装

钢桩柱下的桥台地区与相邻铁路线之间必须是垂直运动。经审查后的地面条件和根据以往的经验判断，现浇位移桩，使用其他类似地方的河堤下，可驱动更接近轨道而不会有任何问题。并在受影响区域进行了监测，打桩作业和水平高程的变化小于要求的6毫米。

在地面下覆盖厚达19米的软冲积土。这下面是2米层坚定/硬粘土泥岩或砂岩基石。两种类型的驱动现浇桩设计了340和380毫

米的大口径水管，以应付不同载入条件所造成的桥梁和堤坝的不同荷载。 这些有利于桩体的载入。最多可达一天8个桩的记录。总长度

驱动介于22和24米之间。试验证实了完整的设计和表示最多解决在工作负荷为六毫米

一个具体的桩帽负载从桥墩传递到桩。 取代H型桩柱与 驱动现浇桩， 但略有减少水，它能使桩帽的荷载延长传递到承台，从而节约施工时间 以及成本。

三、荷载传递，路基

桩被用来抑制端口的负载转移，这是因为修建时采用了石头和网膜。 在招标图纸上显示了基础顶部扩大桩，再运用早先经验， 佩尔指出这个设计方法可能被运用减少垫层的深度，并且把这种方法使用在城堡大桥上。 通过熔铸一个扩大的部分1.1m在每桩上面，距离到桩下减少了1 m直径，并且薄膜的间距在垫层的增加因而被减少了。 假设成拱形的作用在承台依靠角度458从堆到垫层的上面，可能相应地减少石头的深度。通过合理的设计，垫层的整体深度从1500毫米减少了到900毫米。 这样减少了挖掘深度并保留了原始的底层。.

垫层路堤上升到最大高度6.3 m的车道高程。为了减少蔓延的路堤，招标设计最初面临混凝土预制板垂直侧壁。这是后来修正的在投标阶段用红砖砌筑的垂直墙壁，迫使改变设计中的钢筋路堤。路基被分包两个部分以坦萨为基础和规范发展的佩尔弗里斯赫曼恩路段。其系统组成的单轴土工格栅在不同规定垂直间隔的压实颗粒物质。颗粒状材料，符合高速公路规范做路堤材料的相关规定。该网格，挂靠在干燥的混凝土砌块上形成近垂直的路堤。被垂直排水层分开。在两者之间安装了隔水带，并且在前面修建了砖砌饰面。 图-4展示基础的横断面

图7  防撞墙

路堤的设计是依靠紧密的产品的密度结构。这并不会减少桥梁结构的120年的设计使用寿命。此方法的约束结构是众所周知的, 并且在结算梁末端的负弯矩时作为一个统一体来解决。并且利用墩台的内力来约束其相对移动。在招标图纸上还限制了必须要保持同样的深度。现在 从Y3到Y4进行简化设计，这样就会有更高的桥基、更大的桩和桥梁荷载，造成进口的材料损失。院长及安迪在这一共同目标下进行了这项工作。净厚40毫米的沥青混凝土不仅满足材料等级的要求，也适合使用在负荷传递的垫层上。此外，一直在现场进行永久材料的测试，而在兴建河堤时，该材料很容易压实，按要求使用1.5吨的振动压路机碾压，而且，就其性质而言，非常适合埋设在潮湿的条件。所有的测试结果显示， 最低的压实度在94 ％以上，压实度远远超过承包商期望。

四、桥梁和桥墩

桥面包括预制预应力混凝土梁和一块跨度20m的现浇钢筋混凝土平板。图4和5显示桥梁的长度和横断面。 在加强的桥台建立支撑梁。在支撑梁区域凸显了桥台狭窄的特点，并且这些太狭窄的桥台

图8  挡土墙

不能避免的退出工作结构，并对混凝土砌块侧壁的河堤产生压力。为了克服这个困难，把河堤的挡土墙在桥台附近扩大，并使之成为完全挡土墙 (图8)。 因为这变动太大以至于不能掩藏，在砖墙的上面放置的砖砌和预制混凝土做了加宽的区域，并在桥台附近形成了坝肩。最后的布局给桥梁带来了增值效应并丰富了桥梁和其施工方法。

一旦浇注了混凝土，整个桥面将形成一个整体。 这方法消除了梁与支撑之间的转动，因此，使桥面形成了一个统一的更加陡峭坡度。为了保持桥面产生压力保持一样，使桥面出现横向的排水，这是招标图纸不允许的。 这就提出了一个南部路基高于预期150毫米。

设计要求在梁和桥面板之间容纳一些复杂的服务设备。这些设备是一条250毫米直径总水管(通过一条350毫米直径输送管)， HV电缆和一条四种方式的BT输送管。在招标图纸上看这些服务设备是在桥梁之间缺失的部分通过，而不是在它的下面通过。这些可利用的部分损失能够使桥梁的自重更小、结构减轻，而且桥梁的截面尺寸更大，这些临时的设施在孔中通过。因此，要求作出详细的安装说明，这又是一个非常棘手的工作。

桥梁的布局方案是一个整体的固定结构。并且，重新设计成了垂直路线，以适应桥面的变化。这就导致了南部桥台的升高，从而，桥面的坡度增加。因此，对上面的桥梁产生了连锁反应。为提供合理的桥面跨越坡度，在桥南部的桩相应的增长，在增长最多的地方增加深度超过300毫米。这要求在预应力混凝土中增加更大预应力。

在早期阶段的合同中，院长及安迪把梁的施工作为一个关键阶段， 尤其施工是在1月份进行。承包商要求在梁之间快速安装永久模板，并且，要求在边梁设计时插入临时扶手栏杆。

浇注了横跨桥梁护墙后，能够掩盖P6栏杆末端。在安装边缘梁之前应先安装临时扶手栏杆。在安装所有的混凝土梁之前，承包商先安置永久模板。这种安装方法安装11根梁和所有的永久建筑仅仅需要5小时，大大的节省了施工周期。

五、护墙

标准型的P2护墙的目的是保护的边缘河堤。因此，对该小组提出了相当大的挑战。必须在原先的位置浇注钢筋混凝土，承包商对这种解决方案提出了健康与安全问题，因为在地面上浇注6m的边缘梁是十分危险的，必须要用到更多的脚手架和永久模板，并且，施工将延长几个星期，工期将更加紧张。

为此，承包商建议使用预制混凝土栏杆来替代在原处浇注混凝土。然而，由于桥梁采用的是最小半径，所以每个混凝土梁的长度受到限制，以避免出现外观问题。并且计算表明混凝土栏杆会受到使用限制。

另外一种折衷的解决办法包括一个预制件和边缘现浇的行人/自行车道建设，最终克服了这些问题。为了实现理想的效果，边梁的预制需要的足够的大小和形状的砖块，以确保边缘的路堤稳定。此外，双方每个单位将需要略锥形，以适应半径的弯道，并且护墙后螺栓支持摇篮要预先安装在正确的间距上。由于设计师和承包商通力合作，盘区类型的数量从30减少到17，排列在长度从最多3.65 m减少到最小限度1.98 m，并保留栏杆位置恒定间距沿堤防的主要长度（如图9）。

预制的构件通过现场浇注在一起，形成了一个整体。同时连栏杆和扩大的路堤也浇注在一起。把桥面板浇注在一起，使之形成梁。并且桥面板做了脚趾形设计，利用其摩擦力来抵抗栏杆的偶然荷载，用连续的桥面板和悬臂式结构抵抗外部的对 桥面的扭转和倾覆力。

P2支持部分被做成水平并且与桥梁完美的组合在一起。而末端被混凝土掩盖保证了外观的整洁。

六、运作

在整个计划中最值得欣慰的是能够很好的维护各个方面的关系。大家在工程合同约定下一起工作，在出现矛盾之前，举行定期会议时告知承包商、设计师、客户的工程师和客户的建筑师工程之间相互通告事情的最新事态发展和处理的意见。并且在感兴趣

图9  锁城大桥

的方面打开信息交换的通道适时的通信，例如处理好铁路轨道等，并按要求保证资金适时到位。在遇到工程最后期限紧张时或发现设计图纸有小遗漏时要以专业的方式进行沟通。这事成为承包商在整个合同期间维护信用的关键。

七、摘要

锁城大桥是集现代和创新于一体的设计（图9）。加上其美丽的外观，不仅美化了当地环境。还增加了外界联系。更有利于新住宅的发展。并且在桥的南部还建立了一个公园，这将提高大桥的地位和整体的外观。在今后几年里，锁城大桥将是所有参与建造者的自豪。

参考文献

公路工程规范             速公路局办公室       1993年

建筑与土木工程规范        建造与设计办公室    1998年