軌道交通高架區(qū)間橋梁形式比選與經(jīng)濟(jì)比較

1、軌道交通高架區(qū)間橋梁形式比選與經(jīng)濟(jì)比較摘要：在城市軌道交通高架區(qū)間設(shè)計中，橋梁形式很多，比選復(fù)雜。此文就此進(jìn)行討論，比選出一樣區(qū)間經(jīng)濟(jì)適用、造型美觀的橋梁形式。關(guān)鍵詞：軌道交通；高架區(qū)間；橋梁形式；經(jīng)濟(jì)比較目前，我國城市軌道交通正在快速進(jìn)展，而高架區(qū)間又因其造價低、工期短被普遍應(yīng)用，但區(qū)間橋梁形式很多，除特殊地段特殊設(shè)計外，高架區(qū)間的橋梁形式正慢慢趨于統(tǒng)一。筆者依照連年城市軌道橋梁設(shè)計的體會，就高架區(qū)間橋梁形式比選與經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行探討。1國內(nèi)軌道交通橋梁形式普遍采納情形統(tǒng)計及分析城市軌道交通高架區(qū)間橋梁形式的選擇是高架結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提，國內(nèi)目前在建和已建成的項目按時刻前后統(tǒng)計見表lo從表1能夠看到，

2、在國內(nèi)各城市己建成和在建的城市軌道交通高架區(qū)間橋梁中，梁的截面形式絕大多數(shù)采納了箱形梁，I形組合梁與槽形梁用得較少。I形組合梁僅在北京八通線用過，槽形梁也僅在大連快軌3號線用過；受力體系以簡支梁和三跨持續(xù)梁為主；經(jīng)常使用跨度以30nl與25nl較多；施工方式初期以現(xiàn)澆為主，近期預(yù)制架設(shè)較多。從進(jìn)展趨勢來看，軌道交通的高架結(jié)構(gòu)正在向箱形截面、簡支梁體系及預(yù)制架設(shè)施工方向進(jìn)展。2橋式方案比選簡支梁與持續(xù)梁的適應(yīng)性分析（1）對軟土地基采納無硝軌道的適應(yīng)性對位于軟土地基的簡支梁橋采納無稽軌道時，基礎(chǔ)的均勻與不均勻沉降引發(fā)的軌道不平順在必然范圍內(nèi)能夠通過軌道扣件的調(diào)整解決，超出軌道扣件調(diào)劑范圍時必需通過

3、可調(diào)高支座解決；持續(xù)梁橋采納無稽軌道時，基礎(chǔ)的均勻與不均勻沉降引發(fā)軌道不平順，在必然范圍內(nèi)也能夠通過軌道扣件的調(diào)整解決，但當(dāng)沉降值超出軌道扣件能夠調(diào)劑的范圍或基礎(chǔ)的不均勻沉降超出橋梁梁部設(shè)計的允許值時，必需通過采納可調(diào)高支座進(jìn)行調(diào)整。因此，利用軌道扣件和采納可調(diào)高支座調(diào)整解決由于基礎(chǔ)沉降引發(fā)的軌道不平順和持續(xù)梁的支座不均勻沉降是可行的，但在沉降操縱較困難的情形下，持續(xù)梁存在的風(fēng)險遠(yuǎn)大于簡支梁。持續(xù)梁可能存在的風(fēng)險有：當(dāng)不均勻沉降差超過設(shè)計允許值，沒有及時發(fā)覺和處置，將引發(fā)結(jié)構(gòu)開裂；軌道扣件、支座調(diào)整是不確信的，在施工期和運營期都需要進(jìn)行長期的觀測，適時調(diào)整，后期養(yǎng)護(hù)維修工作量專門大；持續(xù)梁對地

4、基的適應(yīng)性較差，嚴(yán)格操縱持續(xù)梁的支座不均勻沉降，將對梁部、下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的設(shè)計起操縱作用，必將增加基礎(chǔ)的工程量。簡支梁對地基的適應(yīng)性較強(qiáng)，當(dāng)發(fā)生局部均勻沉降差超過設(shè)計允許值時，能夠通過調(diào)整支座高度或支承墊石標(biāo)高等方式來恢復(fù)橋面標(biāo)高至設(shè)計值。（2）對無縫線路長鋼軌縱向力的適應(yīng)性無縫線路長鋼軌縱向力分派對制動墩的水平抗推剛度要求隨著梁長的增加而增加。關(guān)于持續(xù)梁隨著一聯(lián)內(nèi)孔數(shù)的增加，制動墩抗推剛度限值慢慢增大。因此，持續(xù)梁制動墩的外形尺寸與工程量要大于簡支梁橋墩。從下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的設(shè)計結(jié)果來看，操縱墩身尺寸及樁基數(shù)量設(shè)計的要緊因素是橋墩的縱向抗推剛度。簡支梁橋橋墩的縱向水平線剛度限值遠(yuǎn)小于持續(xù)梁，同

5、時由于簡支梁各墩受力較均勻，其相鄰橋墩的沉降差較容易操縱，且該沉降差可不能對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，只須知足軌道變形要求即可。因此，簡支梁對無縫線路長鋼軌縱向力的適應(yīng)性較好。簡支梁與持續(xù)梁受力體系分析簡支梁體系具有受力簡單明確，設(shè)計與施工體會比較成熟，能適應(yīng)現(xiàn)澆、整孔預(yù)制吊裝、節(jié)段預(yù)制拼裝等多種施工方式；梁體的制造便于工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化，有利于提高梁體的制造速度和質(zhì)量；更重要的是能夠大大幸免軌道交通建設(shè)對周圍環(huán)境的阻礙，而且，建成后保護(hù)作業(yè)相對簡單統(tǒng)一，有利于維持線路處于良好的運營狀態(tài)。持續(xù)梁體系和簡支梁體系相較，提高了結(jié)構(gòu)的冗余度，增加了結(jié)構(gòu)的延性，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的抗震能力，具有更好的動力性能。在維持與簡

6、支梁相同的剛度的前提下能夠降低梁高，但持續(xù)梁對基礎(chǔ)沉降比較靈敏,基礎(chǔ)的設(shè)計施工需充分重視。現(xiàn)澆施工對周圍環(huán)境的阻礙較為不利，持續(xù)梁體系能適應(yīng)的施工方式有現(xiàn)澆和節(jié)段預(yù)制拼裝法，建成后對支座的保護(hù)與改換相對困難。簡支梁與持續(xù)梁的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析下面從這兩種體系的抗震性能、施工質(zhì)量操縱、體系適應(yīng)性、施工工藝、進(jìn)度、對環(huán)保阻礙及經(jīng)濟(jì)性等方面列表進(jìn)行比較，詳見表2o由表1和表2能夠看出，簡支梁體系和持續(xù)梁體系都能知足軌道交通系統(tǒng)對橋梁的要求，應(yīng)用較多，但簡支梁體系用的更為普遍，鐵路上也是如此。因此，預(yù)制架設(shè)簡支梁便于工程質(zhì)量操縱,有利于提高梁體景觀質(zhì)量,對環(huán)境污染小，能夠有效操縱工期。而持續(xù)梁均采納橋位現(xiàn)澆

7、，即便采納簡支變持續(xù)施工方式也需現(xiàn)場施工作業(yè)，內(nèi)在與外觀質(zhì)量不易保證，工期較長，對環(huán)境污染大。一樣關(guān)于工程量大、工期緊張及環(huán)保要求高的工程，高架區(qū)間推薦采納簡支梁體系。例如，選取上海某軌道交通同一段300nl長的高架線路，別離布置4聯(lián)3跨251n持續(xù)梁與10孔30nl簡支梁，并做了同精度的上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的設(shè)計，統(tǒng)計各類工程數(shù)量，持續(xù)梁采納橋位現(xiàn)澆，簡支梁采納預(yù)制架設(shè)，結(jié)合各自的施工方式，攤消本錢，同邊界條件下的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較見表3。從表3能夠看出，3X25m持續(xù)梁的上部結(jié)構(gòu)工程數(shù)量較30nl簡支梁小一些，但下部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的工程數(shù)量，持續(xù)梁大于簡支梁，樁基礎(chǔ)數(shù)量更大。上下部及基礎(chǔ)的綜

8、合土建費用持續(xù)梁也大于簡支梁。截面形式比選在確信采納簡支梁體系的前提下，進(jìn)行簡支梁的截面比選。由表1看出，城市軌道交通梁型多數(shù)采納箱形梁。箱梁是閉合截面結(jié)構(gòu)，其抗扭剛度大，整體受力性能好，動力穩(wěn)固性好，外觀簡練，利用于區(qū)間直線段、曲線段及渡線段，是國內(nèi)普遍采納的高架結(jié)構(gòu)形式。T形梁,其抗彎性能好，梁重較輕，便于預(yù)制吊裝，但多片T梁間橫向需將橫隔板及橋而聯(lián)為整體乃至還要利用橫向預(yù)應(yīng)力，從橋下看不如箱梁簡練且現(xiàn)場橫向聯(lián)接施工工作量較大。槽形梁屬下承式梁，最大優(yōu)勢是軌頂至梁頂結(jié)構(gòu)建筑高度相對較低，且梁側(cè)的主梁可起到隔音作用，但混凝土要緊位于受拉區(qū)，經(jīng)濟(jì)性能較差。另外，從側(cè)而看槽形梁梁高太高，梁體顯得

9、龐大，阻礙景觀成效。各類截而形式梁的綜合比較見表4o綜合各類梁型比較分析及國內(nèi)輕軌高架橋梁形式的利用情形,一樣城市軌道交通梁式采納單箱整孔箱形截而形式。為了追求最正確景觀成效，咱們在單箱的前提下又對直腹板箱梁、斜腹式箱梁、魚腹式箱梁進(jìn)行方案比選，見表5o魚腹式箱梁曾在我國幾個城市的市政道路高架橋上應(yīng)用過，如上海滬閔路高架橋、上海市中環(huán)紋水路高架橋、南京大橋南路高架橋及柳州飛鵝路立交橋等橋梁，除上海市中環(huán)紋水路高架采納節(jié)段拼裝外，其余均采納支架現(xiàn)澆或移動模架現(xiàn)澆。而且I形組合梁在正彎矩段，布束偏高，對抗擊正彎距很不合理，造成魚腹形截面箱梁結(jié)構(gòu)不經(jīng)濟(jì)。因此，截而形式一樣要依照橋梁總長長度，工期長短

10、，地基情形與環(huán)保要求限制進(jìn)行選擇。3經(jīng)濟(jì)跨度比選要緊材料平米指標(biāo)依照鐵路和城市軌道交通橋梁建設(shè)體會，高架橋的經(jīng)濟(jì)跨度都在40m以下，尤其以30m、25nl為主型跨度。針對實際情形，別離就40m、30m、25m3種跨度進(jìn)行比較，見表6。不同跨度梁的高架橋綜合造價分析選取上海某軌道交通高架橋長1km段落，統(tǒng)計其上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的工程數(shù)量，確保估算的條件相同，通過度析，3種跨度橋梁的土建工程費用指標(biāo)見表7o推薦橋梁跨度從表6和表7中能夠看出，30m和25nl跨度較40nl跨度不管在梁體要緊材料平米指標(biāo)仍是綜合造價平米指標(biāo)都要優(yōu)；30m和25m跨度在梁體要緊材料指標(biāo)上大體相當(dāng)，但考慮了下部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)后，橋梁每平米造價指標(biāo)30nl跨度優(yōu)于25nl跨度，同時30m跨度比25m跨度具有更好的跨越能力，能更好地知足計劃要求，并使橋下視野更為通透。依據(jù)上述比較結(jié)果可知，跨度30nl梁較40nl梁與25nl梁經(jīng)濟(jì)合理，綜合造價最低，因此推薦跨度30m梁為高架區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)梁跨。4標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制梁施工方案比選依照盡可能采納預(yù)制架設(shè)的設(shè)計思路，依照高架橋的特點及沿線自然、交通等條件，進(jìn)行整孔預(yù)制架設(shè)施工法和節(jié)段預(yù)制拼裝施工法比較，見表8。經(jīng)濟(jì)性比較選取上海某軌道交通高架橋，采納不同的橋梁架設(shè)方案，