城市軌道交通高架橋選型的探討

1、城市軌道交通高架橋選型的討論提要：上海地鐵二號(hào)線(xiàn)東西延伸段、莘閔輕軌交通線(xiàn)，西安地鐵等工程，系統(tǒng)討論了城市軌道交通高架橋在選型上應(yīng)考慮的方面和因素，并結(jié)合詳細(xì)工程工程，對(duì)高架橋的梁部構(gòu)造及墩柱的各種型式做了詳細(xì)介紹，給出了選型的參考性方案。主題詞：城市軌道交通；高架橋；梁部構(gòu)造；橋墩；伴隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的迅速開(kāi)展，和中央開(kāi)發(fā)大西北戰(zhàn)略確實(shí)定，城市交通系統(tǒng)等根底設(shè)施的建立已成為優(yōu)先施行的根本任務(wù)之一。城市交通系統(tǒng)中，除公共汽、電車(chē)外，主要有地鐵和輕軌系統(tǒng)。我國(guó)許多大城市，除公共汽車(chē)、電車(chē)系統(tǒng)外，地鐵和輕軌系統(tǒng)為數(shù)不多，亟待建立。人們通常主要根據(jù)客運(yùn)量和建立資金來(lái)選擇修地鐵或輕軌，但由于地鐵建于

2、地下造價(jià)實(shí)在太高，如今，人們更傾向于將盡可能多的地鐵建于地面上。修于地面上的地鐵同輕軌一樣，土建構(gòu)造大部分為高架橋。高架橋的選型和設(shè)計(jì)，是當(dāng)前橋梁工程師進(jìn)展研究和理論的主要任務(wù)之一。1、影響高架橋選型的主要因素高架橋選型主要包括梁部和墩柱的選型，根底雖受梁部和墩柱型式的一定影響，但主要還是由地質(zhì)情況確定，比較單一；選型時(shí)主要考慮景觀(guān)、經(jīng)濟(jì)、功能、施工、占地和工期等幾方面。1.1高架橋應(yīng)與周?chē)鞘芯坝^(guān)保持一致鑒于高架橋作為城市的永久建筑，人們期望其會(huì)成為城市的一道美麗的景觀(guān)。但由于高架橋長(zhǎng)、窄、平的特點(diǎn)，要想到達(dá)此目的實(shí)際上非常困難，而且將城市的著眼點(diǎn)過(guò)多吸引在高架橋上也并不可齲筆者以為高架橋在

3、造型上應(yīng)以簡(jiǎn)潔為根本原那么，采用融和法和消去法，使之附屬于城市環(huán)境。如上海，道路用地范圍窄，兩側(cè)高樓林立，宜使橋梁造型柔和，色彩暗淡，弱化視角效果；如西安和蘭州，道路兩側(cè)視野比較開(kāi)闊，宜采用有力度感和色彩鮮艷一些的造型，引起人們的注意。1.2高架橋應(yīng)與當(dāng)?shù)厝宋木坝^(guān)互相和諧高架橋的造型，除了考慮與周?chē)h(huán)境景觀(guān)的一致外，還應(yīng)重視當(dāng)?shù)厝宋木坝^(guān)的和諧。由于我國(guó)幅員遼闊，歷史悠久，每個(gè)城市都積累了深沉的、富有地域性的人文文化特征，在高架橋的造型上選型上，必須充分注意這種差異，比方，對(duì)江南城市和西北城市的造型就不宜采用同一型式。對(duì)于江南城市，如上海，可采用斜腹板箱梁，配以獨(dú)柱矩墩采用大圓弧倒角或雙柱圓墩，

4、以表達(dá)江南的輕巧柔和；而對(duì)于西北名城西安或蘭州，那么可采用直腹板箱梁，配以獨(dú)柱矩墩不倒角，以表達(dá)西北豪爽剛直的文化氣氛，如圖1：1.3高架橋在經(jīng)濟(jì)上應(yīng)節(jié)約高效經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是確定高架橋型式的主要因素，它通常最主要是在縱向上限制橋梁跨長(zhǎng)，這也是橋梁在美觀(guān)上受到限制的一個(gè)主要因素，因?yàn)榇罂缍雀妆磉_(dá)橋梁的輕盈。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一般詳細(xì)表達(dá)在以下幾方面：1經(jīng)濟(jì)跨度：經(jīng)濟(jì)跨度一般與地質(zhì)情況和規(guī)?；M(fèi)有關(guān)。如采用箱梁梁型、支架現(xiàn)澆法施工，對(duì)于上海，經(jīng)濟(jì)跨度在30左右；而西安那么為25左右。2構(gòu)造體系：結(jié)合城市軌道長(zhǎng)的特點(diǎn)，采用連續(xù)構(gòu)造要比簡(jiǎn)支構(gòu)造經(jīng)濟(jì)。如330連續(xù)箱梁構(gòu)造3梁型：通常梁型越美觀(guān)，造價(jià)也越高。如弧形外

5、要比3孔30簡(jiǎn)支梁構(gòu)造廉價(jià)約510%.當(dāng)然，連腹板箱梁要比直斜腹板的造價(jià)高。續(xù)構(gòu)造要比簡(jiǎn)支構(gòu)造在設(shè)計(jì)和施工上都要復(fù)雜一些。a上海市高架橋造型參考方案b西安市高架橋造型參考，高架橋造型參考方案1.4高架橋施工應(yīng)力求先進(jìn)、快速如今，我國(guó)高架橋通常采用現(xiàn)澆法施工，比較落后。這主要是由于我國(guó)當(dāng)前仍存在許多諸如運(yùn)輸、架設(shè)設(shè)備方面的問(wèn)題，無(wú)法采用預(yù)制吊裝法施工。比方，對(duì)于Lp=30的簡(jiǎn)支箱梁，雙線(xiàn)每孔重約320t，單線(xiàn)時(shí)約150t，我國(guó)現(xiàn)階段均無(wú)適宜的運(yùn)輸、吊裝設(shè)備。但由于無(wú)碴軌道構(gòu)造對(duì)橋梁變形的要求，為減少梁部構(gòu)造的收縮徐變變形，一般控制承軌臺(tái)施工與橋梁施工的時(shí)間間隔不小于一定數(shù)值，如Lp=30簡(jiǎn)支梁，

6、一般為90天。為便于合理平安施工順序以縮短工期、工廠(chǎng)規(guī)模預(yù)制以降低造價(jià)和減少施工期間對(duì)周?chē)用裨胍粲绊懙?，宜采用先進(jìn)的預(yù)制吊裝法施工。隨著我國(guó)時(shí)速達(dá)250k/h的秦沈客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)的啟動(dòng)，鐵路系統(tǒng)已在1999年研究成功了Z32挪動(dòng)模架造橋機(jī)、3B2600型架橋機(jī)和420t胎式箱梁運(yùn)輸車(chē)等專(zhuān)用設(shè)備以及相關(guān)施工工藝和方法，筆者相信，隨著城市軌道交通的開(kāi)展，這些設(shè)備和方法也會(huì)轉(zhuǎn)向高架橋的建筑方面。2、高架橋梁部構(gòu)造型理論上可采用和國(guó)外已采用的梁部構(gòu)造型式有：槽形梁、下承式脊梁、T梁、板梁和箱梁等。2.1槽形梁：橋梁建筑高度低，便于城市道路間立體穿插，壓低線(xiàn)路標(biāo)高，節(jié)約總投資；且兩側(cè)主梁可兼起防噪屏作用，景

7、觀(guān)程度很好。但需布置多向預(yù)應(yīng)力鋼筋。施工復(fù)雜，進(jìn)度慢，造價(jià)較高，且設(shè)計(jì)、施工經(jīng)歷少。板梁：橋梁建筑高度較低，每線(xiàn)采用兩片或四片空心板梁，受力明晰，設(shè)計(jì)、施工經(jīng)歷相當(dāng)成熟。但各片板梁間鉸接，整體受力性差；經(jīng)濟(jì)跨度一般在1620，較小，景觀(guān)性差；梁高較低，相應(yīng)剛度較小，梁部后期收縮徐變較大，不利于軌道交通線(xiàn)路軌道調(diào)高要求；按常規(guī)預(yù)制、吊裝施工時(shí)，也只能用于20以下的小跨度。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.箱梁：橋梁建筑高度適中，工程量較??；適用性好，既可作為區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)地段，也可用于曲線(xiàn)、變寬、出岔地段；整體受力性好；外觀(guān)線(xiàn)型流暢、美觀(guān)；設(shè)計(jì)、施工程數(shù)量為：混凝土，0151立方米；預(yù)應(yīng)力鋼筋，31kg；鋼筋，經(jīng)

8、歷成熟，對(duì)的傳統(tǒng)的現(xiàn)澆法施工積累有豐富的經(jīng)歷。、綜上，筆者推薦高架橋橋梁部采用箱梁型式，現(xiàn)由如下：1箱梁的閉合薄壁截面剛度大，整體受力性能好，對(duì)于斜彎橋尤為有利。箱梁頂、底板具有較大的面積，可有效地抵抗正負(fù)彎矩，并滿(mǎn)足配筋要求。箱梁具有良好的動(dòng)力性能，收縮變形數(shù)值校2箱梁截面外形簡(jiǎn)潔，底面平整光潔，線(xiàn)條流暢，景觀(guān)效果優(yōu)異。3箱梁既適于中、大跨，也適于簡(jiǎn)支和連續(xù)構(gòu)造，更適于各種地段，如直線(xiàn)段、曲線(xiàn)段、出岔段和變寬段等，便于同一條線(xiàn)路上減少橋梁類(lèi)型。4箱梁具有相當(dāng)成熟的設(shè)計(jì)、施工程度和經(jīng)歷。當(dāng)前的現(xiàn)澆法施工雖有缺乏，但尚可以抑制，如使預(yù)應(yīng)力鋼束錨固于梁內(nèi)而不錨固與梁端，從而可以同時(shí)開(kāi)始多個(gè)工作面施

9、工等，而不致影響整個(gè)工程的進(jìn)度。5從可持續(xù)開(kāi)展角度看，箱梁只要解決了大噸位的運(yùn)輸、吊裝設(shè)備的研制和相關(guān)施工工藝問(wèn)題，即可實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)化、規(guī)?；M(fèi)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)將會(huì)大幅下降。3、高架橋墩柱型式墩臺(tái)根底除應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，防止在荷載作用下的過(guò)大位移外，其造型應(yīng)能使上下部構(gòu)造協(xié)調(diào)一致，輕巧美觀(guān)，與城市環(huán)境和諧、勻稱(chēng)。在墩臺(tái)選型上，其一般服從梁部型式，此外，也受占地、道路、通視等的限制。通常有：T形墩、倒T形墩、Y形墩、單柱墩、雙柱墩等根本型式3.2倒T形墩：主要適于單箱單室箱梁和脊梁等梁部支承點(diǎn)相距稍遠(yuǎn)的梁型。特別是對(duì)于外腹板微斜的箱梁，如墩高適宜，那么可使梁的腹板和墩的邊線(xiàn)斜度一致，使上下部渾然一

10、體，造型美觀(guān)。但該墩受力上較合理，材料有浪費(fèi)，投資增加；在墩高相差較大時(shí)，整體造型不易協(xié)調(diào)。3.4單柱墩：主要適于單箱單室箱梁和脊梁等梁部支承點(diǎn)相距較近的梁型。特別是對(duì)直腹板箱梁，可使箱梁底寬同墩橫向?qū)挾纫恢?，從而使上下部渾然一體，顯得挺拔有力度，對(duì)墩高的變化適應(yīng)性極強(qiáng)。受力合理，材料較節(jié)省，施工方便。3.5雙柱墩：適于各種梁型，用于多線(xiàn)或出岔地段。承載才能及穩(wěn)定性較強(qiáng)，墩可以做得纖細(xì)，材料利用率高。但對(duì)橋?qū)拑H810左右的高架橋來(lái)講，造型顯得不夠簡(jiǎn)潔。綜上，為與箱梁配合，2受力合理，比較經(jīng)濟(jì)。3上地較少，施工方便、快速。4適應(yīng)性強(qiáng)，既適于墩高差異較大的情況，也由于橫向剛度較大，尤其適于曲線(xiàn)地段。箱梁與上述幾咱墩型的配合效果，4對(duì)城市軌道交通高架橋選型的建議高架橋選型現(xiàn)階段宜采用箱梁配以輕型墩臺(tái)，根底應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況確定，施工采用現(xiàn)澆法施工。但需抓緊大噸位運(yùn)輸、吊裝設(shè)備的研制開(kāi)發(fā)和施工工藝研究，以降低造價(jià)；同時(shí)也需對(duì)槽型梁和下承式脊梁的研究投入一定精力。a箱形倒T形墩b箱形變形單柱墩箱梁?jiǎn)沃誨箱梁雙柱墩e箱梁雙柱墩f(shuō)箱梁參考