曹曉亮

中國(guó)鐵建大橋工程局集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)研究院 天津 300000

引言

高架區(qū)間橋梁主要可分為兩種形式，一種是跨越路口、河流等的節(jié)點(diǎn)橋，另外一種是標(biāo)準(zhǔn)段橋梁。節(jié)點(diǎn)橋方案受具體線路環(huán)境的影響較大，而標(biāo)準(zhǔn)段橋梁結(jié)構(gòu)形式的選擇要盡量統(tǒng)一。標(biāo)準(zhǔn)梁型的選擇與工程的造價(jià)和工程的工期都密切相關(guān)。結(jié)構(gòu)形式的選擇主要包括橋梁跨徑、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)的選擇，如何確定橋梁的跨度以及相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式，須結(jié)合車輛制式、具體線位、周邊環(huán)境、橋下凈空要求、施工難易程度、工期要求、工程造價(jià)、對(duì)城市交通的影響等諸多因素來(lái)綜合考慮。下面就橋梁上部結(jié)構(gòu)形式的選擇做比較分析。

1 標(biāo)準(zhǔn)梁上部結(jié)構(gòu)選擇

1.1 標(biāo)準(zhǔn)梁結(jié)構(gòu)體系的選擇

橋梁結(jié)構(gòu)體系包括梁、拱、剛架、組合體系。梁式體系是目前軌道交通橋梁結(jié)構(gòu)常用的結(jié)構(gòu)體系，區(qū)間高架標(biāo)準(zhǔn)梁主要采用的是簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁兩種梁式體系，如圖1、圖2，其中尤以預(yù)制簡(jiǎn)支梁的應(yīng)用更為廣泛。

圖2 簡(jiǎn)支梁體系

連續(xù)梁橋的受力為超靜定結(jié)構(gòu)，它具有豎向剛度較大的特點(diǎn)，因此在列車運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的變形較小，另外其動(dòng)力性能好，可以減小列車運(yùn)行產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)。已建軌道交通高架橋采用的連續(xù)梁多為三孔一聯(lián)。而簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)受力為靜定結(jié)構(gòu)，受力較為明確，另外簡(jiǎn)支梁多為預(yù)制施工，可以在梁場(chǎng)統(tǒng)一預(yù)制，采用架橋機(jī)架設(shè)，施工工期較短。城市軌道交通中的高架橋梁，一般采用的是整體道床無(wú)縫線路，橋梁下部結(jié)構(gòu)所承受的水平力又增加了長(zhǎng)鋼軌伸縮力、撓曲力和斷軌力，對(duì)于連續(xù)梁而言，固定墩受力更為不利。因此，從下部結(jié)構(gòu)受力合理性考慮，簡(jiǎn)支梁體系較為合理[1]。

1.2 橋梁跨徑的選擇

橋梁跨徑的選擇，應(yīng)結(jié)合實(shí)施線路情況、周圍環(huán)境、運(yùn)輸條件、工程地質(zhì)條件以及橋梁結(jié)構(gòu)上下部構(gòu)造，從安全性以及經(jīng)濟(jì)性等各方面綜合考慮。橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的經(jīng)濟(jì)跨度與多個(gè)因素相關(guān)，其中與結(jié)構(gòu)的受力特性、是否規(guī)?；a(chǎn)以及地質(zhì)條件相關(guān)性較大。參考以往工程經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)橋墩剛度的要求可知，跨度大于30m時(shí)剛度要求更高，往往下部結(jié)構(gòu)尺寸受縱向剛度控制。因此，橋跨從受力考慮不宜超過(guò)30m。

由于高架橋梁多布設(shè)在綠化隔離帶內(nèi)，較少數(shù)量的下部結(jié)構(gòu)施工可以減少對(duì)綠化的破壞；另外如果過(guò)街管線較多的話，采用較大跨徑可以減少地下管線的拆遷，加快施工進(jìn)度，對(duì)整體線路的架設(shè)有利，也可減少相關(guān)拆遷費(fèi)用。橋梁跨徑大小應(yīng)保證良好的景觀。在景觀要求高的區(qū)段，建議盡量增大跨徑，以增加橋下空間的通透感，此外由于不同橋高對(duì)人視線遮擋和空間分割程度不同。因此跨徑的選擇應(yīng)盡量保證更多線路的橋高在8~12m左右，此時(shí)人的壓抑感較小。

軌道交通高架橋常用跨度有30m、25m和35m，針對(duì)這三種跨徑，參考國(guó)內(nèi)類似既有高架線路設(shè)計(jì)資料，對(duì)11m墩高簡(jiǎn)支梁橋進(jìn)行工程費(fèi)分析可知，30m跨度總費(fèi)用最少，通透性好于25m簡(jiǎn)支梁，35m簡(jiǎn)支梁梁高較大，壓縮橋下凈空，對(duì)城市道路交通不利，綜合考慮推薦采用30m簡(jiǎn)支梁[2]。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)梁型選擇

軌道交通高架橋可采用的梁型有板梁、T 梁、箱梁、U 型梁等多種形式，其中箱梁是目前國(guó)內(nèi)橋梁廣泛采用的高架橋梁斷面，其對(duì)線路的適應(yīng)性較強(qiáng)，無(wú)論直線段還是曲線段均可采用。箱梁可以選用的截面形式主要有單箱單室、雙箱單室、魚(yú)腹式箱梁等形式。

1.3.1 單箱單室箱梁。單箱單室箱梁為閉口的箱型結(jié)構(gòu)，因此它的結(jié)構(gòu)整體性好，抗扭剛度較大，行車動(dòng)力條件好，其跨越能力強(qiáng)，適應(yīng)跨路口的需要，適應(yīng)性好，可方便用于直線段與曲線段，使高架區(qū)間橋梁上部結(jié)構(gòu)線性簡(jiǎn)潔，流暢。采用預(yù)制架設(shè)時(shí)，可直接一次架設(shè)就位，減少二次現(xiàn)澆的工序[3]。其缺點(diǎn)是梁體吊裝重量較大，吊裝重約400～500t，必須采用橋上運(yùn)架方式，通過(guò)高架站時(shí)需要臨時(shí)加固措施，運(yùn)架費(fèi)用高，周期較長(zhǎng)，截面形式如圖3。

圖3 單箱單室箱梁截面

1.3.2 組合箱梁。組合箱梁為多個(gè)小箱梁組合的截面，其施工工藝較為成熟，對(duì)道岔區(qū)等線間距變化區(qū)段可以通過(guò)調(diào)整現(xiàn)澆濕接頭寬度的辦法加以實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)性能較好。組合箱梁為多個(gè)小箱梁組合而成，可以采用分片預(yù)制吊裝，除了可以采用小型架橋機(jī)橋上運(yùn)架，也可采用橋下運(yùn)輸、整孔吊裝的架設(shè)方法，運(yùn)架方式靈活，施工期間對(duì)環(huán)境的影響較小。下部開(kāi)敞的形式有利于加快結(jié)構(gòu)兩次震動(dòng)引起的噪聲衰減。其缺點(diǎn)是行車動(dòng)力條件稍差，與大跨度橋梁銜接時(shí)需轉(zhuǎn)換梁型，結(jié)構(gòu)銜接景觀效果稍差，施工中橋梁架設(shè)完畢后，須部分現(xiàn)澆橋面板[4]。截面形式如圖4。

圖4 組合箱梁截面

1.3.3 U型梁。U型梁的斷面利用效率高，上翼板可兼作維修通道和區(qū)間緊急疏散通道，由于受力的特點(diǎn)，其建筑高度較低。但是其梁形截面為開(kāi)口截面，因此扭轉(zhuǎn)剛度小，對(duì)渡線、跨越節(jié)點(diǎn)的適應(yīng)性差，需采用箱梁轉(zhuǎn)換，因而其降低建筑高度的優(yōu)勢(shì)無(wú)法全面顯現(xiàn)[5]。截面形式如圖5。

圖5 U型梁截面

2 國(guó)內(nèi)軌道交通高架橋統(tǒng)計(jì)

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)城市的經(jīng)濟(jì)體量越來(lái)越大，人口也隨之逐步增長(zhǎng)，對(duì)城市軌道交通的要求越來(lái)越高，國(guó)內(nèi)大多一二線城市的公路交通已經(jīng)無(wú)法滿足出行需求。這使得地鐵的修建成為了必然的選擇，像是北京、上海等地已經(jīng)建立了較為完整的地鐵線路。表1列出了國(guó)內(nèi)一些主要城市的地鐵線路[6]。

3 結(jié)束語(yǔ)

高架橋的設(shè)計(jì)在充分考慮橋梁的安全性的基礎(chǔ)上，還要考慮其外觀設(shè)計(jì)，做到與周圍的城市環(huán)境相協(xié)調(diào)，使之成為現(xiàn)代化城市的風(fēng)景線，同時(shí)由于高架橋多位于市區(qū)內(nèi)，還要考慮環(huán)保的要求，必須采取有效措施，降低施工對(duì)周邊環(huán)境的影響，橋梁預(yù)制架設(shè)施工已經(jīng)非常普遍，簡(jiǎn)支梁得到廣泛應(yīng)用。在一些抗震要求較高的地區(qū)，簡(jiǎn)支梁的應(yīng)用較為普遍[7]。