淺析城市軌道交通高架型式設(shè)計(jì)探討

1、淺析城市軌道交通高架型式設(shè)計(jì)討論摘要：城市軌道高架線路型式因其造價(jià)低、建立周期短而越來越受到?jīng)Q策者和建立者的青睞，正在建立的16條線路中，高架長度已占到約40%。本文即重點(diǎn)闡述了高架構(gòu)造型式選擇的因素及高架構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)注意的。關(guān)鍵詞：軌道交通；設(shè)計(jì)；高架構(gòu)造1高架城市軌道交通建立現(xiàn)狀眾所周知，伴隨著新世紀(jì)的到來，的城市軌道交通建立也翻開了嶄新的一頁。中國人口過百萬的三十四個(gè)城市中，有二十個(gè)超大城市和特大城市正在建立和籌建自己的軌道交通。目前在建的線路長度近400公里，這其中高架線路型式因其造價(jià)低、建立周期短而越來越受到?jīng)Q策者和設(shè)計(jì)者的青睞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在已建成通車的8條146.94公里的線路中，僅有

2、一條高架線，長度占17%，而正在建立的16條線路中，高架長度已占到約40%。表1為已建工程高架線路情況統(tǒng)計(jì)。城市快速軌道交通高架橋梁與一般城市高架道路橋梁不同，雖與鐵路橋近似，但也有其特殊性，主要表達(dá)在以下幾個(gè)方面：橋上鋪設(shè)無縫線路無碴軌道構(gòu)造，因此對構(gòu)造型式的選擇及上、下部構(gòu)造的設(shè)計(jì)造成特別的影響；城市軌道交通特有的橋面系布置及接口關(guān)系；列車的運(yùn)行最高速度為80k/h，運(yùn)行密度大，維修時(shí)間短；建立地點(diǎn)一般位于城區(qū)或近郊區(qū)，對景觀要求、施工工期及環(huán)保要求較高。目前，正在建立高架軌道交通工程的北京、上海、武漢等地，業(yè)主和設(shè)計(jì)者已充分認(rèn)識到了上述特點(diǎn)，并積極開展了工作，為高架構(gòu)造的選擇和設(shè)計(jì)積累了

3、一定的經(jīng)歷，正在修編的?地下鐵道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?也特別參加了高架構(gòu)造這一章。本文重點(diǎn)闡述了高架構(gòu)造型式選擇的影響因素及高架構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題，供大家討論交流。3高架構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題3.1特殊荷載軌道交通高架橋因橋上鋪設(shè)無縫線路，引起了一些特殊力。橋上鋪設(shè)無縫線路因溫度變化、列車荷載的作用以及冬季鋼軌折斷致使梁軌之間產(chǎn)生相對位移，因扣件縱向阻力的作用，梁軌相對位移受到約束，因此梁軌間產(chǎn)生大小相等、方向相反的縱向力。它們分別是：伸縮力、撓曲力、斷軌力，制動力與鐵路橋也不同。3.2變形控制由于城市軌道高架橋采用無渣無枕軌道構(gòu)造，鋼軌扣件調(diào)高量僅為40，即橋梁的后期變形不能大于40.橋梁設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮

4、變形控制。主要的變形包括予應(yīng)力混凝土梁的徐變變形和根底的后期沉降。從1997年開始，筆者有幸參加了國內(nèi)第一條高架城市軌道交通線路-上海明珠一期工程的設(shè)計(jì)及該工程對橋梁的徐變控制和根底沉降的課題，課題從設(shè)計(jì)、施工監(jiān)測、到運(yùn)營階段對橋梁的徐變和沉降進(jìn)展了深化研究，課題歷時(shí)4年多。正在建立的北京城市鐵路，也對橋梁的徐變進(jìn)展了測試，工程理論說明，在設(shè)計(jì)和施工過程中采取一些適當(dāng)措施，其變形是可以得到有效控制的?？刂菩熳冏冃蔚拇胧?設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)增加梁的剛度，減少彈性變形，從而減少徐變變形基數(shù)；2優(yōu)化予應(yīng)力鋼束布置，控制張拉應(yīng)力。3進(jìn)步張拉時(shí)混凝土的齡期。4梁體設(shè)計(jì)預(yù)拱度時(shí)考慮徐變變形的。5施工加強(qiáng)對混凝土

5、的養(yǎng)護(hù)，減低水灰比。6梁澆注完成后，要做好施工組織，盡量延遲承軌臺開始澆注的時(shí)間。7加強(qiáng)監(jiān)測，將測量信息及時(shí)反響給設(shè)計(jì)。根底變形控制1盡量采用樁根底；2增加樁長；3增加樁數(shù)；4選擇持力層。3.3橋梁構(gòu)造形式的選擇長間隔 的高架橋構(gòu)造形式的選擇應(yīng)遵循平安、美觀、便于施工，滿足橋下道路交通及環(huán)保要求，因此，高架橋區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)段橋式選擇的成功與否，是高架線路建立能否成功的關(guān)鍵因素之一。3.3.1合理跨徑：從景觀、經(jīng)濟(jì)和施工技術(shù)等各方面綜合考慮確定。區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)梁的合理跨度以25-30為宜。3.3.2構(gòu)造體系：城市中小跨度橋多采用簡支梁體系或連續(xù)梁體系。簡支梁構(gòu)造簡單,受力明確，容易做到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、制造工廠化

6、、施工機(jī)械化，安裝架設(shè)方便，施工速度較快。連續(xù)梁橋?yàn)槌o定體系，其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造剛度大，變形小，動力性能好，有利于改善行車條件，減小列車運(yùn)行產(chǎn)生的噪音和振動。優(yōu)先推薦簡支梁體系。3.3.3梁型根據(jù)幾條線的建立經(jīng)歷，區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)梁的構(gòu)造型式重點(diǎn)應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁、預(yù)應(yīng)力混凝土槽形梁和預(yù)應(yīng)力混凝土t形梁。箱梁能適應(yīng)各類條件，是國內(nèi)廣泛采用的高架構(gòu)造形式之一，它具有閉合薄壁截面，抗扭剛度大，整體受力性能好、動力穩(wěn)定性好。箱梁外觀簡潔、適應(yīng)性強(qiáng)，在區(qū)間直線段、曲線段、折返線及渡線段等處均可采用，對于斜彎橋尤為有利。形梁屬肋梁式構(gòu)造的一種，其抗彎性能好。由于主梁為工廠或現(xiàn)場預(yù)制，故質(zhì)量較高。橋梁上部構(gòu)造由四

7、片梁互相聯(lián)結(jié)而成，吊裝重量輕，施工方便，且構(gòu)件容易修復(fù)或更換。槽形梁為下承式梁，與上承式梁相比，其最大優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造高度相對較低，且兩側(cè)的主梁可起到隔音作用。表2列出了各種型式梁特性的綜合比較。3.4施工方式選擇對于標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間橋梁，其施工主要有整孔預(yù)制方案、節(jié)段拼裝和現(xiàn)澆三種方式。從表1可以看出，在目前國內(nèi)建成和在建的線路中，橋梁施工方法多采用現(xiàn)澆，這是由于當(dāng)時(shí)國內(nèi)橋梁運(yùn)輸和吊裝設(shè)備的限制及標(biāo)段劃分較小的原因造成的。但是，世界上橋梁技術(shù)迅速，橋梁的構(gòu)造也在多樣化，特別是由于橋梁架設(shè)施工技術(shù)的開展，促使各類橋梁的架設(shè)質(zhì)量與進(jìn)度不斷進(jìn)步。由于高速鐵路橋梁和輕軌交通高架橋梁開展的需要，也使架橋設(shè)備與技術(shù)日

8、新月異。修建城市輕軌高架橋，應(yīng)采用預(yù)制簡支梁吊運(yùn)架設(shè)法，利用橋梁施工設(shè)備與技術(shù)，以流水作業(yè)方式進(jìn)展建立施工。這種方法已在意大利、法國、南韓、墨西哥等國家被證明是保證橋梁外觀質(zhì)量、縮短工期、降低總本錢、減少施工對的負(fù)效應(yīng)的最正確方式。預(yù)制施工方案的特點(diǎn)：1)在現(xiàn)場預(yù)制箱梁，通過運(yùn)輸機(jī)械將箱梁運(yùn)到橋位，再利用架橋機(jī)械將箱梁安裝就位。2)對施工現(xiàn)場周邊的城市環(huán)境影響較校由于采用預(yù)制、吊裝的施工方法，在橋墩及根底施工完成后即可對施工沿線現(xiàn)場進(jìn)展清理，并在線上完成橋梁架設(shè)，可有效減小拆遷量，減少施工場地占用面積和時(shí)間以及對城市交通的影響。3)橋梁上部構(gòu)造為工廠化消費(fèi)，施工工藝簡單易行，技術(shù)成熟，橋梁的內(nèi)

9、部質(zhì)量及外觀都能得到保障，可有效防止全線現(xiàn)澆作業(yè)中橋梁質(zhì)量參差不一，外觀相差較大的現(xiàn)象。4)整孔預(yù)制、運(yùn)輸、架設(shè)方案單工作面施工速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于其他施工方案。如采取恰當(dāng)運(yùn)梁方式，更有利于減少施工對城市環(huán)境及城市交通的影響。5)預(yù)制施工的開展-階段拼裝法：分段箱梁的運(yùn)輸、安裝方便，采用跨越式架橋桁機(jī)，對交通和社區(qū)的干擾最校此外橋梁跨度較大并可靈敏調(diào)整。3.5車站構(gòu)造型式及減振措施從構(gòu)造形式上高架車站主要分三類：站橋別離式，橋從車站穿過，與車站的構(gòu)件不發(fā)生任何關(guān)系；站、橋結(jié)合式，即行車道處設(shè)行車道梁，該梁簡支在車站框架橫梁上，支承點(diǎn)采取減振措施；站、橋合一式，即車站部分框架構(gòu)造作為行車道，列車直接在框架梁板上行走。這三種構(gòu)造形式有如下的優(yōu)缺點(diǎn)：高架車站構(gòu)造型式比較表表34需進(jìn)一步研究的課題雖然城市軌道交通高架橋的建立已有一些經(jīng)歷，但仍需解決以下：1)橋梁構(gòu)造耐久性及100年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的設(shè)計(jì)參數(shù)選擇。2)施工方法研究，如整孔預(yù)制運(yùn)架技術(shù)、階段拼裝技術(shù)、先張預(yù)應(yīng)力技術(shù)等。3)車站型式及規(guī)模優(yōu)化。4)減振降噪技術(shù)。5結(jié)語綜上所述，城市軌道交通高架型式的設(shè)計(jì)有其自身的特點(diǎn)，它涉及了線路、橋梁、