云巴膠輪有軌電車橋梁總體設計

延力強，陳繼太，林兆宗

（中國鐵路設計集團有限公司，天津 300308）

1 概述

云巴膠輪有軌電車（簡稱云巴”）是隨著新技術的發展而涌現出的新型軌道交通出行方式，是通過對傳統膠輪導軌系統進行小型化研發而產生的低運量軌道交通系統。列車最大長度為75 m，運輸能力為5 000～12 000 人次/h，路權型式為全封閉，敷設方式以高架為主，設計最高速度為60～80 km/h。

云巴車輛搭載無人駕駛系統、深度集成的綜合調度系統、人臉識別系統等高科技配置，具有建設成本低、建造周期短等諸多優勢，可廣泛應用于大中城市主要交通線路、超大型城市交通加密線，為居民提供更智能、舒適、便捷的出行服務，助力城市公共交通系統升級。目前，國內的云巴項目主要集中在深圳、重慶、天津、長沙、貴陽、西安等城市。文章將結合深圳市某云巴膠輪有軌電車項目，系統介紹云巴膠輪有軌電車橋梁設計要點及創新。

2 工程概況

深圳市某云巴膠輪有軌電車項目線路全長8.8 km，采用高架敷設方式，設站11座，其中換乘站3座；最大站間距1.35 km，最小站間距0.45 km，平均站間距0.81 km，橋梁占比95%，平面示意圖見圖1。

圖1 云巴膠輪有軌電車線路平面圖

2.1 自然條件

（1）地形與地貌。深圳市位于廣東省中南部沿海珠江三角洲平原。全境地勢東南高，西北低。大片區域地形以低山丘陵為主，間以平緩的臺地，西部為濱海平原。

（2）氣候條件。深圳市氣候類型屬亞熱帶季風氣候，熱量豐富，日照時間長，雨量充沛。年平均氣溫22.5℃，月平均氣溫1月最低，為14.9℃，7月最高，為28.3℃。年平均風速2.6 m/s，極端條件下最大風速40 m/s。

（3）工程地質。沿線表層為第四系覆蓋層，主要分布有素填土、淤泥質粉質黏土、粉質黏土、中砂、粗砂、礫砂、圓礫土卵石土。基巖主要為花崗巖、砂巖、粉砂質頁巖等。

2.2 建設條件

該項目分別跨越坪山河、赤坳河。線路主要沿坪山區路中敷設，路網密集，與龍坪路、丹梓西路、坪山大道、蘭竹路、東縱路等市政道路交叉約35處。

跨越的城市軌道交通線路主要有深圳市軌道交通14號、16號、21號線。

與線路交叉的市政管線種類較多，主要有給（排）水管道、燃氣管道、電力管線等。

2.3 主要技術標準

（1）線路等級：云巴交通系統。

（2）列車最高行駛速度：80 km/h。

（3）列車編組：比亞迪4輛編組。

（4）線路標準：雙線，標準線間距為3.2 m，平面最小曲線半徑30 m，最大坡度80‰。

（5）抗震設防烈度：Ⅶ度，動峰值加速度0.1g。

（6）設計使用年限：橋梁主體結構為100 年，鋼結構防腐體系為15 年。

（7）車輛設計荷載：超載軸重70 kN，車輛設計荷載見圖2，圖中P代表車輛軸重。

圖2 云巴車輛設計荷載圖示（單位：kN）

3 常規軌道梁設計

云巴橋梁及軌道合二為一，車輛采用內嵌式走行模式，走行輪位于導軌梁兩側窄箱梁頂面，導向輪位于箱梁內側，箱梁頂板向內側伸出130 mm，可阻擋導向輪，防止列車傾覆。在2個窄箱之間橫梁上敷設鋼網片作為疏散通道。走行輪、導向輪與軌道梁相對關系見圖3。

圖3 轉向架與軌道梁相對關系圖

常規軌道梁從材料方面考慮，可采用鋼結構和混凝土結構，從結構體系方面考慮，則可選擇簡支梁體系和連續剛構體系。選擇合理的材料和結構體系，有利于縮減施工工期，降低施工難度、造價，減小對環境的影響。2組標準梁材料與結構體系具體對比結果見表1、表2。

表1 標準梁材料比選

表2 標準梁結構體系比選

3.1 標準梁材料比選

由表1可知，鋼結構橋梁重量輕，便于運輸吊裝，現場施工步驟簡單，容易控制結構精度，沿線橋墩較矮，且能降低運營期間的鋼梁維護難度。因此，推薦采用鋼結構軌道梁。

3.2 標準梁結構體系比選

從優化結構受力，增大跨徑，減少支座、伸縮縫工程量及維護工作等方面出發，該項目采用連續體系橋梁。又考慮到連續剛構存在聯間墩景觀效果一般、梁體線形調整較難等問題，該項目最終采用連續梁方案。

3.3 墩型設計

橋墩應有足夠的強度和穩定性。就設計目標而言，橋墩造型的設計應不但能避免荷載作用下的過大位移，還能使上、下部結構協調一致，輕巧美觀，以和諧融入城市環境。橋墩類型通常有T形墩、Y形墩、花瓶墩等基本型式，墩柱主要有矩形，圓形等截面。各方案橋墩設計見圖4、圖5、圖6。

圖5 橋墩方案2

圖6 橋墩方案3

從結構受力、景觀效果等角度考慮，結合深圳當地特色，該項目決定采用圖4所示的橋墩設計方案，即六面T型墩方案。

圖4 橋墩方案1

4 特殊大跨橋梁設計

4.1 大跨連續鋼梁

為跨越市政道路、高速公路、河流，采用主跨為40～60 m的三跨連續鋼梁，采用單箱單室截面，箱寬為1.7 m，箱梁上設置走行板及導向板。跨度L在滿足40 m≤L＜60 m時，主跨為等高截面，邊跨沿縱向為線性變高截面；跨度L= 60 m時，梁高沿縱向按二次拋物線變化。梁體實景見圖7。

圖7 連續鋼梁橋實景

鋼梁在梁廠分節段加工預制，運到橋位處進行吊裝拼裝，以減小對市政交通的影響，縮短施工周期。鋼梁的橋面即車輛的走行面，鋼梁的線型除滿足線路平面曲線、豎曲線、超高等要求，還應滿足預拱度要求。因此，鋼梁制造、現場安裝質量要求較高。不同跨度連續鋼梁主要指標見表3。

表3 連續鋼梁主要指標

4.2 65 m 簡支獨肋拱橋

線路沿荔景南路跨越蘭竹西路，雙向六車道，路面寬47.5 m。結合橋梁景觀及受力行為，采用65 m簡支獨肋拱橋方案。

65 m拱橋采用縱橫梁、整體橋面板體系。縱梁梁高1.6 m，在縱梁端部局部加高至2.5 m；縱梁橫斷面為倒梯形，上部寬1.7 m，下部寬1.4 m，上方設鋼軌道梁，鋼軌道梁通過支座與主梁連接。全橋共設12道橫梁，兩端橫梁梁高1.7 m，寬4.4 m；中橫梁共10道，高0.5 m，寬2.0 m。橋面板采用整體橋面板，板厚0.25 m。

主梁現澆完成后，在梁上搭支架安裝鋼拱肋。拱肋采用獨拱（1片拱肋），布置于橫截面中心處。拱肋矢高7.9 m，矢跨比為1 : 8，采用二次拋物線。拱肋橫斷面采用圓端形鋼管混凝土截面，截面高度為1.2 m，寬度為0.8 m，由24 mm的鋼板卷制而成。拱橋實景圖見圖8。

圖865 m獨肋拱橋實景圖

4.3 98 m 簡支雙肋拱橋

線路沿行政一街延伸跨越規劃坪山大道，坪山大道雙向12車道，路面寬100 m，坪山大道地下敷設深圳市軌道交通14號線及城市綜合管廊，拱橋橋墩分別設置于坪山大道的側分隔帶處。綜合考慮橋梁景觀及受力行為，采用98 m簡支雙肋拱橋方案。

98 m拱橋橫橋向共設2道縱梁，橫向中心間距為9.8 m，采用橫梁和平聯聯結。單個縱梁采用單箱單室結構，箱高1.8 m。在縱梁之間間隔8 m設置箱形橫梁，縱梁之間設交叉形平聯。

橫橋向設置相互平行的2個拱片，橫向間距為9.8 m。立面上每個拱片設上、下2道拱肋，上、下拱肋均采用箱形截面，高0.8 m，寬0.9 m，二次拋物線線形，上拱肋矢跨比為1 : 5，下拱肋矢跨比為1 : 5.6。

上拱肋每個吊桿的兩隔板之間設置吊桿錨箱，錨箱設在拱肋內。吊桿間距為8 m。

拱肋沿順橋向設5道橫撐，橫撐桿間距16 m。下拱肋間均為一字橫撐，上拱肋除拱頂設一字撐外，另外4道為K形撐，對稱設置。拱橋實景圖見圖9。

圖998 m雙肋拱橋實景圖

5 結論

本文依托某云巴膠輪有軌電車項目，通過從標準梁材料、結構體系、橋墩造型等方面進行比選，分別提出推薦的方案。為跨越城市主干路、高速公路、鐵路、河流等特殊工點，提出主跨為40～60 m的三跨連續鋼梁、65 m簡支獨肋拱橋、98 m簡支雙肋拱橋等多種橋梁方案。涉及的多種特殊橋梁方案在國內均是首次嘗試，攻破多項技術難關，為云巴膠輪有軌電車項目在國內的推廣鋪平道路。下階段將主要針對預應力混凝土梁的預制加工工法開展研究，研發出通用性預制模板，從而降低工程造價，為常規預應力混凝土軌道梁的大規模應用創造條件。