軌道交通高架區間標準橋梁形式選型研究

曹曉亮

中國鐵建大橋工程局集團有限公司設計研究院 天津 300000

引言

高架區間橋梁主要可分為兩種形式，一種是跨越路口、河流等的節點橋，另外一種是標準段橋梁。節點橋方案受具體線路環境的影響較大，而標準段橋梁結構形式的選擇要盡量統一。標準梁型的選擇與工程的造價和工程的工期都密切相關。結構形式的選擇主要包括橋梁跨徑、上部結構、下部結構的選擇，如何確定橋梁的跨度以及相應的結構形式，須結合車輛制式、具體線位、周邊環境、橋下凈空要求、施工難易程度、工期要求、工程造價、對城市交通的影響等諸多因素來綜合考慮。下面就橋梁上部結構形式的選擇做比較分析。

1 標準梁上部結構選擇

1.1 標準梁結構體系的選擇

橋梁結構體系包括梁、拱、剛架、組合體系。梁式體系是目前軌道交通橋梁結構常用的結構體系，區間高架標準梁主要采用的是簡支梁和連續梁兩種梁式體系，如圖1、圖2，其中尤以預制簡支梁的應用更為廣泛。

圖2 簡支梁體系

連續梁橋的受力為超靜定結構，它具有豎向剛度較大的特點，因此在列車運行時所產生的變形較小，另外其動力性能好，可以減小列車運行產生的噪音和振動。已建軌道交通高架橋采用的連續梁多為三孔一聯。而簡支梁結構受力為靜定結構，受力較為明確，另外簡支梁多為預制施工，可以在梁場統一預制，采用架橋機架設，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縫線路，橋梁下部結構所承受的水平力又增加了長鋼軌伸縮力、撓曲力和斷軌力，對于連續梁而言，固定墩受力更為不利。因此，從下部結構受力合理性考慮，簡支梁體系較為合理[1]。

1.2 橋梁跨徑的選擇

橋梁跨徑的選擇，應結合實施線路情況、周圍環境、運輸條件、工程地質條件以及橋梁結構上下部構造，從安全性以及經濟性等各方面綜合考慮。橋梁結構設計中的經濟跨度與多個因素相關，其中與結構的受力特性、是否規模化生產以及地質條件相關性較大。參考以往工程經驗，根據《地鐵設計規范》中對橋墩剛度的要求可知，跨度大于30m時剛度要求更高，往往下部結構尺寸受縱向剛度控制。因此，橋跨從受力考慮不宜超過30m。

由于高架橋梁多布設在綠化隔離帶內，較少數量的下部結構施工可以減少對綠化的破壞；另外如果過街管線較多的話，采用較大跨徑可以減少地下管線的拆遷，加快施工進度，對整體線路的架設有利，也可減少相關拆遷費用。橋梁跨徑大小應保證良好的景觀。在景觀要求高的區段，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人視線遮擋和空間分割程度不同。因此跨徑的選擇應盡量保證更多線路的橋高在8~12m左右，此時人的壓抑感較小。

軌道交通高架橋常用跨度有30m、25m和35m，針對這三種跨徑，參考國內類似既有高架線路設計資料，對11m墩高簡支梁橋進行工程費分析可知，30m跨度總費用最少，通透性好于25m簡支梁，35m簡支梁梁高較大，壓縮橋下凈空，對城市道路交通不利，綜合考慮推薦采用30m簡支梁[2]。

1.3 標準梁型選擇

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，其中箱梁是目前國內橋梁廣泛采用的高架橋梁斷面，其對線路的適應性較強，無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構，因此它的結構整體性好，抗扭剛度較大，行車動力條件好，其跨越能力強，適應跨路口的需要，適應性好，可方便用于直線段與曲線段，使高架區間橋梁上部結構線性簡潔，流暢。采用預制架設時，可直接一次架設就位，減少二次現澆的工序[3]。其缺點是梁體吊裝重量較大，吊裝重約400～500t，必須采用橋上運架方式，通過高架站時需要臨時加固措施，運架費用高，周期較長，截面形式如圖3。

圖3 單箱單室箱梁截面

1.3.2 組合箱梁。組合箱梁為多個小箱梁組合的截面，其施工工藝較為成熟，對道岔區等線間距變化區段可以通過調整現澆濕接頭寬度的辦法加以實現，經濟性能較好。組合箱梁為多個小箱梁組合而成，可以采用分片預制吊裝，除了可以采用小型架橋機橋上運架，也可采用橋下運輸、整孔吊裝的架設方法，運架方式靈活，施工期間對環境的影響較小。下部開敞的形式有利于加快結構兩次震動引起的噪聲衰減。其缺點是行車動力條件稍差，與大跨度橋梁銜接時需轉換梁型，結構銜接景觀效果稍差，施工中橋梁架設完畢后，須部分現澆橋面板[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間緊急疏散通道，由于受力的特點，其建筑高度較低。但是其梁形截面為開口截面，因此扭轉剛度小，對渡線、跨越節點的適應性差，需采用箱梁轉換，因而其降低建筑高度的優勢無法全面顯現[5]。截面形式如圖5。

圖5 U型梁截面

2 國內軌道交通高架橋統計

近年來，國內城市的經濟體量越來越大，人口也隨之逐步增長，對城市軌道交通的要求越來越高，國內大多一二線城市的公路交通已經無法滿足出行需求。這使得地鐵的修建成為了必然的選擇，像是北京、上海等地已經建立了較為完整的地鐵線路。表1列出了國內一些主要城市的地鐵線路[6]。

3 結束語

高架橋的設計在充分考慮橋梁的安全性的基礎上，還要考慮其外觀設計，做到與周圍的城市環境相協調，使之成為現代化城市的風景線，同時由于高架橋多位于市區內，還要考慮環保的要求，必須采取有效措施，降低施工對周邊環境的影響，橋梁預制架設施工已經非常普遍，簡支梁得到廣泛應用。在一些抗震要求較高的地區，簡支梁的應用較為普遍[7]。