城市軌道交通高架橋選型的探討

　　主題詞： 城市軌道交通；高架橋；梁部結構；橋墩；伴隨著我國城市化進程的迅速發展，和中央開發大西北戰略的確定，城市交通系統等基礎設施的建設已成為優先實施的基本任務之一。城市交通系統中，除公共汽、電車外，主要有地鐵和輕軌系統。我國許多大城市，除公共汽車、電車系統外，地鐵和輕軌系統為數不多，亟待建設。

　　人們通常主要根據客運量和建設資金來選擇修地鐵或輕軌， 但由于地鐵建于地下造價實在太高， 現在， 人們更傾向于將盡可能多的地鐵建于地面上。修于地面上的地鐵同輕軌一樣， 土建結構大部分為高架橋。高架橋的選型和設計， 是當前橋梁工程師進行研究和實踐的主要任務之一。

　　1、影響高架橋選型的主要因素高架橋選型主要包括梁部和墩柱的選型， 基礎雖受梁部和墩柱型式的一定影響， 但主要還是由地質情況確定， 比較單一； 選型時主要考慮景觀、經濟、功能、施工、占地和工期等幾方面。

　　1. 1高架橋應與周圍城市景觀保持一致鑒于高架橋作為城市的永久建筑， 人們期望其會成為城市的一道美麗的景觀。但由于高架橋長、窄、平的特點， 要想達到此目標實際上非常困難， 而且將城市的著眼點過多吸引在高架橋上也并不可取。筆者以為高架橋在造型上應以簡潔為基本原則， 采用融和法和消去法， 使之從屬于城市環境。如上海， 道路用地范圍窄， 兩側高樓林立， 宜使橋梁造型柔和， 色彩暗淡， 弱化視角效果； 如西安和蘭州， 道路兩側視野比較開闊， 宜采用有力度感和色彩鮮艷一些的造型， 引起人們的注意。

　　1. 2高架橋應與當地人文景觀相互和諧高架橋的造型，除了考慮與周圍環境景觀的一致外，還應重視當地人文景觀的和諧。由于我國幅員遼闊，歷史悠久，每個城市都積累了深厚的、富有地域性的人文文化特征， 在高架橋的造型上選型上，必須充分注意這種差別，比如，對江南城市和西北城市的造型就不宜采用同一型式。對于江南城市， 如上海， 可采用斜腹板箱梁， 配以獨柱矩墩（采用大圓弧倒角）或雙柱圓墩，以體現江南的輕巧柔和； 而對于西北名城西安或蘭州， 則可采用直腹板箱梁， 配以獨柱矩墩（不倒角），以體現西北豪爽剛直的文化氛圍， 如圖1：1. 3　高架橋在經濟上應節約高效經濟指標是確定高架橋型式的主要因素，它通常最主要是在縱向上限制橋梁跨長， 這也是橋梁在美觀上受到限制的一個主要因素，因為大跨度更易體現橋梁的輕盈。經濟指標一般具體體現在以下幾方面：1）經濟跨度：經濟跨度一般與地質情況和規?；a有關。如采用箱梁梁型、支架現澆法施工，對于上海，經濟跨度在30 m 左右；而西安則為25 m 左右。

　?。?） 結構體系：結合城市軌道長的特點，采用連續結構要比簡支結構經濟。如（3×30） m 連續箱梁結構（3） 梁型：通常梁型越美觀，造價也越高。如弧形外要比3 孔30 m 簡支梁結構便宜約5～ 10% .當然，連腹板箱梁要比直斜腹板的造價高。續結構要比簡支結構在設計和施工上都要復雜一些。

　　a 上海市高架橋造型參考方案　　　　　　　　

　　b 西安市高架橋造型參考，高架橋造型參考方案

　　1. 4高架橋施工應力求先進、快速現在，我國高架橋通常采用現澆

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　　但由于無碴軌道結構對橋梁變形的要求，為減少梁部結構的收縮徐變變形，一般控制承軌臺施工與橋梁施工的時間間隔不小于一定數值，如L p= 30m 簡支梁，一般為90 天。為便于合理安全施工順序以縮短工期、工廠規模預制以降低造價和減少施工期間對周圍居民噪音影響等，宜采用先進的預制吊裝法施工。隨著我國時速達250 km /h 的秦沈客運專線的啟動，鐵路系統已在1999 年研究成功了M Z32 移動模架造橋機、3BM 2600 型架橋機和420 t 胎式箱梁運輸車等專用設備以及相關施工工藝和方法，筆者相信，隨著城市軌道交通的發展，這些設備和方法也會轉向高架橋的建筑方面。

　　2、高架橋梁部結構型理論上可采用和國外已采用的梁部結構型式有： 槽形梁、下承式脊梁、T 梁、板梁和箱梁等。

　　2. 1　槽形梁： 橋梁建筑高度低， 便于城市道路間立體交叉， 壓低線路標高， 節約總投資； 且兩側主梁可兼起防噪屏作用， 景觀程度很好。但需布置多向預應力鋼筋。施工復雜， 進度慢， 造價較高， 且設計、施工經驗少。

　　板梁：橋梁建筑高度較低，每線采用兩片或四片空心板梁，受力清晰，設計、施工經驗相當成熟。但各片板梁間鉸接，整體受力性差；經濟跨度一般在16～ 20 m，較小，景觀性差；梁高較低，相應剛度較小，梁部后期收縮徐變較大，不利于軌道交通線路軌道調高要求；按常規預制、吊裝施工時，也只能用于20 m 以下的小跨度。

　　箱梁：橋梁建筑高度適中，工程量較??；適用性好，既可作為區間標準地段，也可用于曲線、變寬、出岔地段；整體受力性好；外觀線型流暢、美觀；設計、施工程數量為：混凝土， 0151m立方米；預應力鋼筋，31kg； 鋼筋，經驗成熟，對的傳統的現澆法施工積累有豐富的經驗。、

　　綜上， 筆者推薦高架橋橋梁部采用箱梁型式， 現由如下：

　?。?） 箱梁的閉合薄壁截面剛度大， 整體受力性能好， 對于斜彎橋尤為有利。箱梁頂、底板具有較大的面積， 可有效地抵抗正負彎矩， 并滿足配筋要求。箱梁具有良好的動力性能， 收縮變形數值小。

　　（2） 箱梁截面外形簡潔， 底面平整光潔， 線條流暢， 景觀效果優異。

　　（3） 箱梁既適于中、大跨， 也適于簡支和連續結構， 更適于各種地段， 如直線段、曲線段、出岔段和變寬段等， 便于同一條線路上減少橋梁類型。

　?。?） 箱梁具有相當成熟的設計、施工水平和經驗。當前的現澆法施工雖有不足， 但尚可以克服， 如使預應力鋼束錨固于梁內而不錨固與梁端， 從而可以同時開始多個工作面施工等， 而不致影響整個工程的進度。

　?。?） 從可持續發展角度看， 箱梁只要解決了大噸位的運輸、吊裝設備的研制和相關施工工藝問題， 即可實現工廠化、規?；a， 經濟指標將會大幅下降。

　　3、高架橋墩柱型式墩臺基礎除應有足夠的強度和穩定性， 避免在荷載作用下的過大位移外， 其造型應能使上下部結構協調一致， 輕巧美觀， 與城市環境和諧、勻稱。在墩臺選型上， 其一般服從梁部型式， 此外， 也受占地、道路、通視等的限制。通常有：T 形墩、倒T 形墩、Y 形墩、單柱墩、雙柱墩等基本型式

　　3. 2　倒T 形墩： 主要適于單箱單室箱梁和脊梁等梁部支承點相距稍遠的梁型。特別是對于外腹板微斜的箱梁， 如墩高適宜， 則可使梁的腹板和墩的邊線斜度一致， 使上下部渾然一體， 造型美觀。但該墩受力上較合理， 材料有浪費， 投資增加； 在墩高相差較大時， 整體造型不易協調。

　　3. 4　單柱墩：主要適于單箱單室箱梁和脊梁等梁部支承點相距較近的梁型。特別是對直腹板箱梁，可使箱梁底寬同墩橫向寬度一致，從而使上下部渾然一體，顯得挺拔有力度，對墩高的變化適應性極強。受力合理，材料較節省， 施工方便。

　　3. 5　雙柱墩： 適于各種梁型， 用于多線或出岔地段。承載能力及穩定性較強， 墩可以做得纖細， 材料利用率高。但對橋寬僅810m 左右的高架橋來講， 造型顯得不夠簡潔。綜上， 為與箱梁配合，

　?。?） 受力合理， 比較經濟。

　　（3） 上地較少， 施工方便、快速。

　　（4） 適應性強， 既適于墩高差別較大的情況， 也由于橫向剛度較大， 尤其適于曲線地段。箱梁與上述幾咱墩型的配合效果，

　　4　對城市軌道交通高架橋選型的建議高架橋選型現階段宜采用箱梁配以輕型墩臺， 基礎應根據地質情況確定， 施工采用現澆法施工。但需抓緊大噸位運輸、吊裝設備的研制開發和施工工藝研究， 以降低造價； 同時也需對槽型梁和下承式脊梁的研究投入一定精力。

　　a　箱形倒T 形墩　b　箱形變形單柱墩　c　箱梁單柱墩

　　d　箱梁雙柱墩　e　箱梁雙柱墩　f　箱梁

　　參考文獻

　　[ 1] 　何宗華。 城市輕軌交通工程設計指南[M ]. 中國建筑工業出版社， 1996.。

　　[2] 　施仲衡。 地下鐵道設計與施工[M ]. 陜西科學技術出版社， 1997.。

　　[ 3 ] 　范立礎。 預應力混凝土連續梁橋[M ]. 人民交通出版社， 1988.。

　　[ 4 ] 　徐岳等。 預應力混凝土連續梁橋設計[M ]. 人民交通出版社， 2000.。

　　[5] 　鐵道標準設計通訊[J ]. 鐵道部專業設計院， 2000， （3）。

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