文/屈東洋

1 城市軌道交通高架橋結(jié)構(gòu)的概述

1.1 城市軌道交通高架橋的基本介紹

近幾年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，我國(guó)城市軌道交通高架橋的數(shù)量、規(guī)模以及建設(shè)水平都得到了前所未有的快速發(fā)展。所謂城市軌道交通高架橋，就是在城市內(nèi)建立起具有獨(dú)立權(quán)屬且指向性明確的跨越路口、河流的構(gòu)筑物。相較于市政高架橋而言，城市軌道交通高架橋在橋梁結(jié)構(gòu)后期變形程度、水平力等方面有著更高的要求標(biāo)準(zhǔn)。從形式上看，城市軌道交通高架橋?qū)儆谲壍澜煌?，要求其整體結(jié)構(gòu)剛度高于市政橋梁，結(jié)構(gòu)變形小，且具有一般鐵路橋梁的基本特點(diǎn)，主要采用混凝土結(jié)構(gòu)，易于維修且乘坐舒適感良好。與普通鐵路橋梁工程不同的是，城市軌道交通往往在景觀要求等方面有著更高的需求[1]。

1.2 城市軌道交通高架橋的主要特點(diǎn)

城市軌道交通高架橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要表現(xiàn)：首先，城市軌道交通高架橋與市政高架橋相似之處在于建設(shè)工期通常比較短，從設(shè)計(jì)到通車所需時(shí)間一般在3～4年內(nèi)，但工程整體橋梁長(zhǎng)度遠(yuǎn)超市政橋梁，最多可達(dá)幾十公里；與此同時(shí)，現(xiàn)期的軌道交通建設(shè)多依附于城市發(fā)展的核心區(qū)域，需要穿越大量的城市道路、居民區(qū)等人口密集區(qū)域，建設(shè)難度大，環(huán)保要求高。此外，隨著人民日益增長(zhǎng)的美好生活的需要，人們對(duì)軌道交通高架橋的景觀需求也更高；其次，城市軌道交通高架橋與鐵路橋梁在橋面寬度、后期形變要求以及受力情況等方面也存在著一定的相似度?？傊?，城市軌道交通高架橋是市政橋與鐵路橋的有機(jī)結(jié)合，能夠?yàn)槿藗兊娜粘３鲂刑峁┍憷?/p>

2 國(guó)內(nèi)城市軌道交通高架結(jié)構(gòu)的影響因素分析

2.1 周圍景觀環(huán)境因素對(duì)城軌高架橋結(jié)構(gòu)的影響

城市軌道交通高架橋高于現(xiàn)狀地形，與周圍環(huán)境、建筑物形成立體交叉，其突出的外部形象將在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間成為所在城市的一道景觀。因此，在城市軌道交通高架橋結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要充分考慮工程的占地情況，避免對(duì)周圍城市景觀產(chǎn)生不協(xié)調(diào)的影響。一般情況下，由于城市軌道交通高架橋的整體結(jié)構(gòu)比較特殊，其通常都具有寬度較窄、總長(zhǎng)較長(zhǎng)的特點(diǎn)，因此想要將其與城市環(huán)境有機(jī)融合起來(lái)，具有一定的難度。與此同時(shí)，鑒于我國(guó)歷史文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，各座城市都具有其自身的人文特點(diǎn)及地域性特征，因此在城市軌道交通高架橋的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)綜合考慮該方面的影響因素，設(shè)計(jì)出符合城市特色的城市軌道交通高架橋結(jié)構(gòu)。

2.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)因素對(duì)城軌高架橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響

在城市軌道交通高架橋工程的實(shí)際設(shè)計(jì)及建設(shè)過(guò)程中，相關(guān)人員還需要仔細(xì)做好相關(guān)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的核算工作。這里所謂的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，指的是對(duì)橋梁跨度進(jìn)行合理控制，從而達(dá)到降低工程造價(jià)、提升結(jié)構(gòu)整體美觀的效果。具體來(lái)看，城市軌道交通高架橋工程中的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)問(wèn)題可以從以下幾個(gè)方面考慮：首先，在結(jié)構(gòu)體系方面，簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)受力形式通常劣于連續(xù)結(jié)構(gòu)，但綜合考慮其建設(shè)條件、施工工法、后期的保養(yǎng)維護(hù)等方面，簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)又優(yōu)于連續(xù)結(jié)構(gòu)；其次，在梁型的選擇方面，直斜腹板梁體工程造價(jià)往往要低于弧形外腹板，但同時(shí)造價(jià)偏低的梁型往往在美觀程度上也處于偏低水平，因此需要工程設(shè)計(jì)人員及時(shí)做好結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)工作，對(duì)性價(jià)比及美觀情況進(jìn)行全面綜合的考量；最后，經(jīng)濟(jì)跨度方面受生產(chǎn)規(guī)模及區(qū)域地質(zhì)情況等因素的影響，不同城市中所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)跨度影響往往各不相同，因此設(shè)計(jì)人員需要充分結(jié)合本城市的環(huán)境情況以及生產(chǎn)條件等因素，科學(xué)選用適宜的梁型及施工方法。

2.3 施工水平對(duì)城市軌道交通高架橋的影響

工程施工水平的高低、選用施工方法是否合理，都將在極大程度上對(duì)城市軌道交通高架橋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。就現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)軌道交通高架橋工程的實(shí)際發(fā)展情況來(lái)看，大多數(shù)城市軌道交通高架橋工程所采用的施工方法為現(xiàn)場(chǎng)澆筑法。此類施工方法占地面積大、操作耗時(shí)長(zhǎng)、施工噪音大、施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差等，且與現(xiàn)行綠色、生態(tài)、環(huán)保的理念相悖。相較于現(xiàn)場(chǎng)澆筑法施工，通過(guò)合理運(yùn)用預(yù)制吊裝法，不僅能更好地滿足軌道結(jié)構(gòu)建設(shè)的具體要求，還能有效減少由于梁體結(jié)構(gòu)的徐變收縮帶來(lái)不利影響，從而進(jìn)一步提高工程施工的質(zhì)量和效率，減少對(duì)周邊居民生活的影響。由于現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)條件受限，預(yù)制吊裝無(wú)法在實(shí)際工程中進(jìn)行大面積的推廣應(yīng)用。但隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)科技水平的不斷提高，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，城市軌道交通高架橋結(jié)構(gòu)施工水平必然會(huì)邁向更高的臺(tái)階。

2.4 結(jié)構(gòu)體系選擇對(duì)城市軌道交通高架橋的影響

一般情況下，城市軌道交通高架橋的整體設(shè)計(jì)方案可分為3 種形式，即連續(xù)剛構(gòu)型、連續(xù)梁型以及簡(jiǎn)支梁型。其中，連續(xù)剛構(gòu)通常對(duì)下部結(jié)構(gòu)的剛度要求較低，而無(wú)縫線路對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的要求普遍偏高。由于在軌道交通中墩柱普遍在5～8m，平均墩柱高度偏低，這就導(dǎo)致該類結(jié)構(gòu)在剛度要求方面產(chǎn)生了一定的矛盾，因此該類結(jié)構(gòu)通常應(yīng)用于部分跨度較小的高架工程中。連續(xù)梁結(jié)構(gòu)通常應(yīng)用于一些橋梁長(zhǎng)度較短、墩臺(tái)不均勻沉降小的工程中，該類結(jié)構(gòu)的施工期限往往比較長(zhǎng)，并且基本采用現(xiàn)澆的方式進(jìn)行作業(yè)。由于簡(jiǎn)支梁具有良好的適應(yīng)性，通常應(yīng)用于施工期限較短且橋梁總體長(zhǎng)的工程中，該類結(jié)構(gòu)受力比較明確，能夠?yàn)楣こ填A(yù)制架設(shè)以及工程的建設(shè)質(zhì)量提供保障。

3 加強(qiáng)城市軌道交通高架橋優(yōu)化設(shè)計(jì)的有效策略

3.1 梁型及結(jié)構(gòu)體系的科學(xué)選擇

在城市軌道交通高架橋工程結(jié)構(gòu)的選擇過(guò)程中，常見(jiàn)的梁型主要包括空心板梁、箱梁以及槽形梁等。其中，空心板梁在工程施工周期以及成本方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，它可以采用預(yù)制安裝的形式進(jìn)行施工；然而該類梁型在結(jié)構(gòu)剛度以及跨徑方面并不占優(yōu)勢(shì)，且無(wú)法與現(xiàn)代化城市的景觀要求相適應(yīng)。槽形梁的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在其隔音效果上，且其整體結(jié)構(gòu)高度也相對(duì)偏低，但該類結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性相對(duì)偏低，整體視覺(jué)效果不佳，因此在城市軌道交通高架橋工程中的應(yīng)用相對(duì)較少。箱梁的結(jié)構(gòu)形式為閉合截面型，其整體的動(dòng)力穩(wěn)定性及受力性能較高，且具有一定的可觀賞性，因此建議應(yīng)用于城市高架橋工程建設(shè)中。

3.2 不斷提高對(duì)整體景觀設(shè)計(jì)效果的重視程度

城市軌道交通高架橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作要求設(shè)計(jì)人員在保證工程結(jié)構(gòu)合理、性能良好且經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較高的前提下，應(yīng)盡可能提升工程整體的美觀程度，做到與城市主題相吻合，與地區(qū)發(fā)展相協(xié)調(diào)。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要從梁部、橋墩以及整體協(xié)調(diào)性三個(gè)角度著手，對(duì)整體景觀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，要注重對(duì)墩高、梁高以及跨度的比例進(jìn)行合理調(diào)整，一般情況下，梁體跨度可控制在30m；與此同時(shí)，在梁高的設(shè)置過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要依據(jù)梁體的剛度、受力情況來(lái)確定具體梁高，避免因梁高設(shè)置不合理而導(dǎo)致橋體發(fā)生形變；其次，在梁部的景觀設(shè)計(jì)階段，應(yīng)盡可能將梁部的體量縮小，避免給周邊環(huán)境造成擁擠感；同時(shí)，想要進(jìn)一步提升景觀效果，可以通過(guò)對(duì)腹板斜率合理調(diào)整優(yōu)化梁部外形。此外，在高架橋下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)注重墩頂形狀以及墩柱截面的設(shè)計(jì)，單柱橋墩立面的形狀可根據(jù)梁底寬的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，一般情況下為花瓣型；最后，在梁墩整體景觀協(xié)調(diào)性的處理過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要確保橋梁各個(gè)部分的機(jī)構(gòu)保持一致，整體結(jié)構(gòu)線條連貫，從而提升城市軌道交通高架橋的整體景觀效果。

3.3 注重加強(qiáng)以人為本的設(shè)計(jì)理念

城市軌道交通高架橋工程的建設(shè)施工以及后期的投入應(yīng)用，必然會(huì)帶來(lái)一定的噪音問(wèn)題，并對(duì)附近交通造成阻礙，給周邊居民的工作生活帶來(lái)不同程度的影響。因此，為了避免給普通居民的生活帶來(lái)不必要的影響，在工程初設(shè)階段，工作人員需要全面考慮該方面的問(wèn)題。針對(duì)噪聲問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員可以從源頭及傳播途徑等各個(gè)方面著手，通過(guò)鋪設(shè)橡膠減震墊、設(shè)置聲音屏障等方式，將噪聲影響降到最低[2]。

3.4 加大對(duì)基礎(chǔ)沉降及橋梁形變?cè)O(shè)計(jì)的關(guān)注

由于軌道交通高架橋工程對(duì)結(jié)構(gòu)后期變位有著較高的要求，因此在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要全面考慮橋墩基礎(chǔ)承載力、墩頂位移、墩身剛度及強(qiáng)度等多方面因素帶來(lái)的影響，并對(duì)工程基礎(chǔ)沉降、橋梁變形以及軌道力作用情況進(jìn)行準(zhǔn)確把握。在工程實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極采用減小基礎(chǔ)沉降的方案，依據(jù)工程所在地區(qū)的地質(zhì)情況對(duì)基礎(chǔ)形式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通常情況下采用樁基礎(chǔ)形式進(jìn)行施工?？偠灾诠こ探Y(jié)構(gòu)形式的具體選擇過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員務(wù)必須嚴(yán)格把控好軌道交通高架橋后期的形變，確保工程整體水平能夠得到提升，從而進(jìn)一步為人們的生命財(cái)產(chǎn)安全提供保障。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在城市軌道交通高架橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用過(guò)程中，設(shè)計(jì)者應(yīng)始終貫徹以人為本的設(shè)計(jì)理念，首先要考慮橋身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與合理性，確保整體強(qiáng)度能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)水平，為人們的出行安全提供絕對(duì)的保障；其次，在此基礎(chǔ)上，綜合考慮工程造價(jià)及整體的景觀效果，注重提升與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性，通過(guò)對(duì)梁體、橋墩等部位的比例和形狀進(jìn)行調(diào)整，突出對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的美化設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步提升城市軌道交通高架橋的整體實(shí)用性和觀賞性。