公軌共建橋梁折返線道岔區軌道梁設計

朱凌志

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市　200092）

公軌共建橋梁折返線道岔區軌道梁設計

朱凌志

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市200092）

以某站后折返區軌道梁為例，介紹了該箱梁的構造、配束設計和計算分析。從設計角度提出了腹板連續貫通、橫梁開孔、橫梁加厚加高、孔口加強等合理有效的處理方案，為公軌共建橋梁類似折返線道岔區軌道梁設計提供了有益的參考。

公軌共建；四線；道岔區；軌道梁；設計

0　引言

為滿足貨物的運輸和人們不同的出行需求，城市交通系統中往往需同時建設公路（市政道路）和軌道交通線路。為達到快速交通的目的，同時也為控制工程投資，這些交通系統往往采用高架橋梁的形式。隨著城市建設的蓬勃發展，城市土地的集約化利用率越來越高，因此當兩個交通系統同通道敷設時，往往要求市政橋梁和軌道橋梁上下層立體疊置［1］。

本文所述公軌共建高架橋梁為公路（市政）梁部和軌道梁部分別設置于橋梁上下層，而非在同一橋面上同層設置。一般而言，雙線區段軌道梁寬度基本為10 m左右，遠窄于上層公路梁，因此墩柱設置于地面輔道中央分隔帶內，通過軌道梁兩側支撐上層公路梁，如圖1所示。但在島式車站站后折返區，根據線路要求需要設置4股軌道線路，這樣就使得墩柱需穿過軌道梁去支撐上層梁體，如圖2所示。

圖1　公軌共建橫斷面（軌行區雙線）

圖2　公軌共建橫斷面（軌行區四線）

本文以某共軌分層共建橋梁車站站后折返區軌道梁設計為例，介紹公軌共建高架橋梁建設中此類問題的一種可行的設計方案。

1　設計原則和主要技術標準

1.1設計原則

（1）橋墩布置滿足地面道路要求；

（2）在軌道梁上開洞，以便墩柱能穿過梁體支撐上層市政橋梁；

（3）軌道梁腹板避開開洞部位，保證腹板的貫通。

1.2主要技術標準

（1）設計速度：設計最高行車速度V=80 km/h。

（2）線路情況：雙線，標準段區間正線線間距均為4.2 m；橋跨位于半徑350 m的平曲線上。

（3）車輛選型：采用車型為國標B型車，6輛編組形式，車輛軸重≤14 t［2］。

（4）抗震設防：抗震設防烈度7度；

（5）設計年限：橋梁主體結構100 a。

2　結構設計

2.1總體構造設計

Pm90～Pm95道岔連續箱梁位于車站站后小交路折返區。根據線路專業要求，橋面寬度需滿足布置4線的條件，并設置有兩組單渡線道岔和一組交叉渡線道岔。

該聯箱梁為4線連續梁，跨徑組合35 m+4× 30 m，橋面寬度20.2 m，如圖3所示。

圖3　主橋總體布置平面圖（單位：m）

根據地面輔道的需要，橋墩設置如下：Pm90、95墩為雙柱墩，截面尺寸為2.5 m×1.5 m，中心距10.35 m；Pm94墩為雙柱墩，截面尺寸為2.0 m× 1.5 m，中心距8.45 m；Pm95墩為雙柱墩，截面尺寸為2.0 m×1.5 m，中心距5.2 m；Pm95墩為獨柱墩，墩截面尺寸為4.0 m×2.2 m。如圖4、圖5所示。

圖4　橋梁斷面圖（獨柱）（單位：mm）

圖5　橋梁斷面圖（雙柱）（單位：mm）

墩柱設置橫向間距不一，使得軌道梁開孔無規律。為保證箱梁腹板傳力的連續、受力合理，腹板設置避開開孔位置，梁長方向連續。軌道梁采用單箱七室斷面，梁高2.0 m，頂板厚0.22 m，底板厚0.22～0.40 m，跨中腹板厚0.28 m，橫梁附近加厚至0.48 m。為改善橫向受力，中墩附近梁高增加至2.4 m，并設置孔洞供一體墩立柱上穿。圖6、圖7分別為箱梁平面圖和立面圖。

2.2橫梁設計

為使墩柱能穿過軌道箱梁支撐上層市政梁體，需在軌道梁橫梁處開孔。橫梁在箱梁中起到協調各腹板變形、將腹板荷載轉換至支座的作用［2］，如直接在常規橫梁上進行開洞，勢必影響橫梁的上述功能。因此，對于本箱梁考慮增加橫梁厚度和高度，保證橫梁的整體剛度，從而確保橫梁上述功能不受影響。

Pm90橫梁厚度2.8 m，高2.0 m，開設2個1.3 m× 1.55 m的孔洞；Pm91、92橫梁厚度5.0 m，高2.4 m，開設2個2.4 m×1.55 m的孔洞；Pm93橫梁厚度5.2 m，高2.4 m，開設1個2.4 m×4.1 m的孔洞；Pm94橫梁厚度4.8 m，高2.4 m，開設2個2.2 m× 1.55 m的孔洞；Pm95橫梁厚度2.65 m，高2.0 m，開設2個1.15 m×1.6 m的孔洞。

為保證軌道箱梁自由伸縮變形，梁開孔尺寸應略大于墩柱截面尺寸。通過計算梁體在預應力、溫度收縮徐變等作用下的位移，并考慮施工誤差，軌道梁孔洞與墩柱的間隙橫橋向和縱橋向分別按5 cm和10 cm預留。此外，為減小孔口處的應力集中，在孔洞邊緣設置20 cm×20 cm的倒角。橫梁構造設計如圖8所示。

圖6　箱梁平面圖

圖7　箱梁立面圖

圖8　橫梁構造圖

2.3配筋設計

軌道梁縱向按預應力構件進行設計，由于橫梁開設孔洞，頂、底板鋼筋需避開孔洞位置進行設置。

橫梁按鋼筋混凝土構件進行設計，同樣考慮到橫梁具有存在孔洞，為改善孔口處應力集中情況，在孔口周邊設置20的洞口加強鋼筋，如圖9所示。此外，為增強橫梁的抗裂性，在橫梁上設置12束7-15.2的預應力鋼筋，如圖10所示。

圖9　孔口補強鋼筋圖

圖10　橫梁配束圖

2.4計算分析

縱向計算采用橋梁博士V3.1.0，按直線單梁模型簡化分析，考慮橫梁加高和開孔對截面特性的影響，如圖11所示。由于腹板較多且布置不均勻，考慮1.2的腹板受力不均勻系數。

圖11　橫梁配束圖

橫梁計算同樣采用橋梁博士進行建模分析，考慮開洞對橫梁斷面的削減。橫梁恒載受力考慮80%作用于腹板對應位置，20%按均布荷載布載。軌道荷載按影響線最多按4線集中加載。對于橫向設置多支座的情況，考慮一體墩蓋梁剛度對道岔橫梁受力的影響。

經計算，該箱梁縱橫向受力滿足規范相關要求［4］，并有一定的富余量。

3　結語

本文以某共軌共建橋梁高架車站站后折返區軌道梁為例，介紹了該箱梁的構造、配束設計和計算分析。從設計角度總結了腹板連續貫通、橫梁開孔、橫梁加厚加高、孔口加強等合理有效的處理方案和經驗，為公軌共建橋梁類似折返線道岔區軌道梁設計提供了有益的參考。

［1］黃海塔.公軌兩用的城市大型橋梁設計方案比選［J］.中國市政工程，2011（2）：14-17.

［2］GB 50157-2013，地鐵設計規范［S］.

［3］劉效堯，徐岳，梁橋（第二版）［M］.北京：人民交通出版社，2011.

［4］TB 10002.3—2005，鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范［S］.

U448.12

B

1009-7716（2016）07-0116-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.034

2016-04-11

朱凌志（1983-），男，浙江紹興人，碩士，工程師，從事橋梁設計工作。