談首都機(jī)場捷運通道框架橋設(shè)計

林 韜

(北京建達(dá)道橋咨詢有限公司，北京 100015)

1 工程概況

北京首都國際機(jī)場T3航站樓空側(cè)地面飛機(jī)、快軌、行李車等各種交通縱橫交錯，為了解決各種交通之間相互干擾、合理的利用空間、有效地控制工程造價，設(shè)計了捷運通道框架橋。捷運通道分南北2段，每段長度為245 m，通道頂面共設(shè)4座飛機(jī)滑行橋，2座機(jī)場特種車輛橋。捷運通道框架橋共分三層:第一層為飛機(jī)滑行道，設(shè)計荷載為垂直于通道方向的F類飛機(jī)荷載;第二層為捷運系統(tǒng)軌道層，設(shè)計荷載為沿著通道方向的APM軌道荷載;第三層為行李車層，設(shè)計荷載為沿著通道方向的行李車荷載。

橋位區(qū)位于北京平原區(qū)的東北部，處于溫榆河、小中河之間的一級階地上，地勢平坦。場地及周圍土層均為亞粘土、粉細(xì)砂，場地土類別Ⅲ類，地基土不液化，地下水埋深1 m～2 m。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1)設(shè)計荷載:第一層:F類飛機(jī)荷載，代表機(jī)型空客A380F;第二層:APM快軌，人群3．0 kN/m2;第三層:行李車特種荷載，人群3．0 kN/m2;2)橋面寬度:61 m飛機(jī)滑行道，兩側(cè)各設(shè)9．5 m鋼網(wǎng)架玻璃蓋板;3)凈空:第二層凈空不小于4．5 m，第三層凈空7．55 m;4)地震烈度:抗震設(shè)防烈度8度，抗震設(shè)防措施等級9度。

3 總體設(shè)計

滑行道橋長即通道全寬26．4 m，設(shè)計通行最大飛機(jī)為空客A380F，總重592 t，單輪重28．125 t。第二層捷運系統(tǒng)軌道層凈寬23．4 m，橫向布置2條APM軌道，軌道兩側(cè)均設(shè)置人員疏散通道、檢修通道。第三層行李通道層凈寬23．4 m，沿通道斷面方向在捷運系統(tǒng)軌道正下方各設(shè)置一根立柱，立柱將空間分成4．575 m服務(wù)通道+11．75 m行李通道+4．575 m服務(wù)通道三部分。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計

框架結(jié)構(gòu)分三層，分別承受不同的荷載(見圖1，圖2)。頂層由單箱多室的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁和鋼網(wǎng)架玻璃蓋板組成。單箱多室的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁用來承受飛機(jī)荷載，同時為了保護(hù)飛機(jī)翼展范圍不受捷運系統(tǒng)軌道層影響，在箱梁兩側(cè)設(shè)置了鋼網(wǎng)架玻璃蓋板。鋼網(wǎng)架玻璃蓋板只承受自重、雪荷載、風(fēng)荷載、清潔車荷載。

第二層(也稱中板)采用鋼筋混凝土格子梁結(jié)構(gòu)，主要承受APM軌道荷載和人員疏散通道、檢修通道人群荷載。

第三層(也稱底板)采用整體式底板結(jié)構(gòu)，主要承受行李車荷載和服務(wù)通道人群荷載，底板下設(shè)置樁基礎(chǔ)。

橋位處地下水?dāng)?shù)量大，且埋藏較淺，因此需對整個通道進(jìn)行整體防水設(shè)計。在沉降縫處設(shè)置1道金邊橡膠止水帶，在混凝土底板下依次設(shè)置C15碎石混凝土保護(hù)層厚8 cm、膨潤土板、厚塑料布、C10混凝土墊層厚10 cm。在側(cè)墻外側(cè)依次設(shè)置SBS防水卷材、5 cm厚聚苯板、砌機(jī)磚保護(hù)層。

圖1 框架橫斷面

圖2 框架縱剖面

4．1 頂板

框架頂板主要承受F類飛機(jī)荷載，由于其代表機(jī)型空客A380F，總重592 t，單輪重28．125 t。如此大的荷載給框架頂板的構(gòu)造提出了很高的受力要求，為了滿足總重和局部荷載均較大的受力要求，設(shè)計采用適當(dāng)增大梁高，減小箱寬，加厚箱梁頂板的方法來解決以上問題。同時通過設(shè)置中橫隔梁來加強(qiáng)整個箱梁的整體性。

框架頂板跨徑26．4 m，橋?qū)?1 m，采用單箱20室預(yù)應(yīng)力混凝土梁式結(jié)構(gòu)。箱梁梁高1．5 m，頂板厚0．32 m，底板厚0．25 m，腹板厚0．5 m，箱室凈寬2．5 m。箱梁在側(cè)墻頂范圍設(shè)置實腹段與側(cè)墻連接成整體，在跨中設(shè)置一道0．5 m寬中橫隔梁。

頂板設(shè)計為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，每個腹板內(nèi)設(shè)置4束、腹板兩側(cè)的底板內(nèi)各設(shè)置1束高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線。縱向鋼絞線直徑為15．2 mm，鋼絞線抗拉設(shè)計強(qiáng)度fpk=1 860 MPa，錨下應(yīng)力σcon=0．75fpk縱向。腹板鋼束采用19-7φ5鋼絞線，底板采用15-7φ5鋼絞線，錨具采用VSL系列錨具。頂板在梁端與側(cè)墻完全連接成整體，橫向采用普通鋼筋端橫隔梁、中橫隔板。

4．2 中板

中板主要承受APM軌道荷載和人員疏散通道、檢修通道人群荷載。其中APM軌道荷載相對較大，且完全集中在2條軸線上，因此在軌道的下方設(shè)置了2排間距13．85 m的1．25×2 m橢圓形柱子來承擔(dān)APM軌道荷載。中板總寬23．4 m，板厚40 cm，在中板的寬度方向共設(shè)置3道縱梁，位置分別是兩個柱頂及板中線，縱梁寬1．5 m×高1．1 m。沿著通道方向每排柱頂設(shè)置一道寬2．5 m×高1．1 m的橫隔梁。中板兩側(cè)分別與側(cè)墻剛接，整個中板為一格子梁結(jié)構(gòu)(見圖3)。中板按普通鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計，在縱梁橫梁內(nèi)設(shè)置雙置的直徑40 cm的HRB400鋼筋，鋼筋間距12 cm。橋面板配置直徑32 cm的HRB335鋼筋，鋼筋間距10 cm。

圖3 中板橫斷面

4．3 側(cè)墻

側(cè)墻設(shè)置在通道的兩側(cè)，與通道頂板、中板、底板通過剛性連接成一個整體。側(cè)墻除了承受頂板、中板、底板傳遞的豎向荷載、彎矩外，還承受側(cè)墻外側(cè)的土壓力。

側(cè)墻高度范圍17．5 m～19．9 m，側(cè)墻厚1．5 m。側(cè)墻外側(cè)配雙置直徑28 cm的HRB335鋼筋，鋼筋間距12 cm;側(cè)墻內(nèi)側(cè)配直徑28 cm的HRB335鋼筋，鋼筋間距12 cm。

4．4 底板與基礎(chǔ)

底板主要承受行李車荷載和服務(wù)通道人群荷載，以及由立柱、側(cè)墻傳遞到底板的頂板荷載、中板荷載、側(cè)壁土壓力等。

底板厚1．5 m，在側(cè)墻底、立柱底設(shè)置(含底板)總高度2 m的承臺，在每側(cè)側(cè)墻底設(shè)置2根1．2 m直徑鉆孔灌注樁，樁長40 m，沿通道方向樁間距4．618 m。在每根立柱下設(shè)5根0．8 m直徑鉆孔灌注樁，樁長28 m，樁間距2．4 m。

4．5 抗浮設(shè)計

整個框架結(jié)構(gòu)挖空率較大，且橋位處地下水埋藏較淺，因此對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗浮設(shè)計，通過計算在底板下設(shè)直徑0．8 m的抗浮樁，樁長28 m，樁間距3 m。

5 結(jié)語

為了合理地利用城市空間，減少各種交通之間的換乘距離，把各種交通設(shè)施整合到一起的大型交通樞紐工程，正受到各大、中城市的青睞。該橋是把飛機(jī)、APM軌道、行李車特種車三種交通設(shè)施立體的結(jié)合在一起，有效利用了有限的空間，節(jié)省了工程造價，實現(xiàn)了各種交通的立體交叉。同時該橋也是國內(nèi)第一座按F類飛機(jī)荷載設(shè)計的橋梁。該橋的設(shè)計積累了一些有益的經(jīng)驗，對同類型橋梁的設(shè)計有一定的參考價值。該橋已于2004年開工建設(shè)，2007年年底竣工，2008年奧運會前夕正式投入使用，為保障2008年北京奧運會的空中交通做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。目前該橋已經(jīng)使用4年，橋梁各方面運行狀況良好。

［1] ICAO理事會在國際民航組織公約附件十四卷Ⅰ．機(jī)場設(shè)計與運行［Z］．第3版．1999．

［2] 惠麗萍，王 良．地鐵車站結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題［A］．中國土木工程學(xué)會第十一屆、隧道及地下工程分會第十三屆年會論文集［C］．2004:179．