楊志華

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院，黑龍江 哈爾濱 150080)

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城市軌道交通高架大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究

楊志華

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院，黑龍江 哈爾濱 150080)

城市軌道交通高架大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)基于城市軌道交通高架大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

軌道交通；高架大跨度；橋梁結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

1 城市軌道交通高架大跨度橋梁結(jié)構(gòu)

1.1 城市軌道交通的含義

城市軌道交通主要指服務(wù)于城市中電力帶動(dòng)的車輛，以行走在鋼軌之間的的軌道形式。城市軌道交通的運(yùn)載量較大，主要是用于客運(yùn)，是加快城市化進(jìn)程的重要因素。我國(guó)城市軌道交通的發(fā)展比較緩慢，各方面技術(shù)還不夠完善，主要應(yīng)用于大中城市，由于資金技術(shù)等多方面因素，小城市軌道交通的數(shù)量較少。北京、上海、廣州等大城市已基本建成完整的軌道交通線路，沈陽(yáng)、濟(jì)南等一些城市的軌道交通也取得了重大的成就。

1.2 城市軌道交通高架大跨度橋梁結(jié)構(gòu)

城市軌道交通是一種在城市范圍內(nèi)應(yīng)用較廣的運(yùn)輸形式，城市軌道交通高架大跨度橋梁結(jié)構(gòu)作為城市軌道交通的重要構(gòu)成要素，對(duì)城市軌道交通的發(fā)展具有重要意義。城市軌道交通高架大跨度橋梁結(jié)構(gòu)主要由主梁、上部結(jié)構(gòu)、樁基等構(gòu)成，主要應(yīng)用于城市人力的承載，其設(shè)計(jì)過(guò)程，應(yīng)當(dāng)根據(jù)城市軌道交通高架大跨度橋梁所在地的地理環(huán)境及特征，進(jìn)行城市軌道交通高架大跨度橋梁的具體設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容不僅包括斜拉橋、懸索橋等形式上的分析，還涉及橋梁主梁、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、上部結(jié)構(gòu)、樁基等多個(gè)方面。

2 城市軌道交通高架大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2.1 橋梁主梁設(shè)計(jì)

橋梁的主梁是整個(gè)軌道交通高架大跨度橋梁的主要構(gòu)成部分。橋梁主梁形式的選擇，應(yīng)充分考慮高架橋所在地的地勢(shì)、經(jīng)濟(jì)效益、地理位置等，例如上海高架橋梁的主梁形式為空心板梁，空心板梁的橫截面圖。這是結(jié)合上海的地理位置、地勢(shì)條件等特點(diǎn)進(jìn)行選擇的。上海處于中國(guó)的東部沿海位置，其地質(zhì)比較疏松，空心板梁的內(nèi)模采用充氣橡膠芯囊，跨徑為22m，梁高為0.90m，具有較高的穩(wěn)定性，能夠避免地質(zhì)疏松引起的地面沉降。空心板梁按照預(yù)應(yīng)力混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)，制作比較簡(jiǎn)單，外模主要應(yīng)用材料為鋼板，能夠進(jìn)行快速的大批量生產(chǎn)，符合城市軌道交通的整體設(shè)計(jì)要求，減少橋梁工程的完工時(shí)間，提高城市軌道交通的效率。

2.2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在橋梁的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮城市軌道交通高架大跨度橋梁的具體應(yīng)用與受力情況，尤其在對(duì)大跨度橋梁的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，更應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的分析。城市軌道交通高架大跨度橋梁的橋墩數(shù)量較多，對(duì)其受力的要求也比較大。橋梁形式一般為多聯(lián)多跨連續(xù)梁和多跨簡(jiǎn)支梁。多聯(lián)多跨連續(xù)梁會(huì)造成橋梁的整體承重增加，此外，對(duì)于鋼軌接頭的要求也比較高，因?yàn)榻宇^起著連接各橋梁的作用，對(duì)鋼軌接頭的作用力較大，加大了維修與管理的難度。而在我國(guó)城市軌道交通高架大跨度橋梁結(jié)構(gòu)中，通常采用多跨簡(jiǎn)支梁，種橋梁的優(yōu)勢(shì)為組合比較統(tǒng)一，易于維修與管理。

2.3 合理的減震設(shè)計(jì)

首先，應(yīng)對(duì)橋梁進(jìn)行合理的的減震處理，城市軌道交通的運(yùn)輸量較大，對(duì)城市軌道交通橋梁的抗震性能要求較高，減、隔震技術(shù)作為一種有效減少城市軌道交通橋梁震動(dòng)的抗震技術(shù)，對(duì)城市軌道交通高架橋的穩(wěn)定性具有重要意義。其次，減、隔震技術(shù)的主要抗震形式為增大結(jié)構(gòu)面積，增大橋梁的整體結(jié)構(gòu)，對(duì)上、下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接設(shè)計(jì)，從而分散對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的作用力，在進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用時(shí)，對(duì)城市軌道交通高架大跨度橋梁的人流量及物流量進(jìn)行分析，選取合理的橋墩形式，采用跨簡(jiǎn)支梁，增加城市軌道交通高架大跨度橋梁的穩(wěn)定性。最后，對(duì)城市軌道交通高架大跨度橋梁進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，還體現(xiàn)在過(guò)渡孔處的設(shè)計(jì)，采用正確的抗震材料，以提高城市軌道交通高架大跨度橋梁的抗震能力。

例如某城市軌道交通高架大跨度橋梁采用傾斜樁抗震設(shè)計(jì)，這是目前在國(guó)內(nèi)軌道交通設(shè)計(jì)中極少應(yīng)用的一種技術(shù)，指利用混凝土進(jìn)行樁頂與承臺(tái)連接的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠有效的減少水平位移，其受到的作用力較小，增大基礎(chǔ)的水平承載力，進(jìn)而增強(qiáng)城市軌道交通高架大跨度橋梁的抗震能力。

2.4 樁基設(shè)計(jì)

對(duì)于城市軌道交通高架大跨度橋梁樁基的設(shè)計(jì)，應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件進(jìn)行正確的分析，對(duì)地下管道、線路進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，鉆孔灌注樁是其中比較常用的一種形式。例如貴陽(yáng)市城市軌道交通軌道一號(hào)線橋梁樁基采用鉆孔灌注樁，該地區(qū)地質(zhì)情況比較復(fù)雜，高架大跨度橋梁主要建設(shè)在起止點(diǎn)及中段位置；城區(qū)中段巖層在5m以上，基本的材料容易受到水的侵蝕。浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)高架道路時(shí)，則是采用PHC樁進(jìn)行樁基的建設(shè)，PHC樁的強(qiáng)度較高，耐性強(qiáng)。其具體情況為：在采用打入方樁時(shí), 設(shè)計(jì)與實(shí)際標(biāo)高相差5m左右,后采用錘擊的形式進(jìn)行改造，反而造成部份樁因錘擊數(shù)過(guò)大造成破損,PHC樁則改變了這種現(xiàn)狀。

2.5 經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)效益分析

城市軌道交通高架大跨度橋梁的設(shè)計(jì)與施工還涉及許多接口問(wèn)題，對(duì)接口相關(guān)設(shè)施的修建可以減少城市軌道交通高架大跨度橋梁的成本，軌道承軌臺(tái)、接觸網(wǎng)、排水管等一系列設(shè)計(jì)優(yōu)化，能夠減少城市軌道交通高架大跨度橋梁的維修成本。對(duì)城市軌道交通高架大跨度橋梁的經(jīng)濟(jì)效益分析，涉及的因素較多，一般采用模擬的形式對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析與評(píng)估。例如某城市城市軌道交通高架大跨度橋梁工程，其地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜，地質(zhì)好的路段，樁長(zhǎng)為26m左右；地質(zhì)較復(fù)雜的路段，則應(yīng)用40m左右的樁。地質(zhì)情況等方面的差異，是城市軌道交通高架大跨度橋梁經(jīng)濟(jì)效益分析的一個(gè)重要因素。

綜上所述，城市軌道交通高架大跨度橋梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)于城市交通具有重要意義。城市軌道交通高架大跨度橋梁的設(shè)計(jì)及優(yōu)化，應(yīng)從具體的橋梁結(jié)構(gòu)入手，通過(guò)橋梁主梁設(shè)計(jì)、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、合理的減震設(shè)計(jì)、樁基設(shè)計(jì)的綜合分析，還應(yīng)結(jié)合具體的經(jīng)濟(jì)效益分析，對(duì)城市軌道交通高架大跨度橋梁進(jìn)行整體的分析與局部的把握，進(jìn)而研究出符合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的城市軌道交通高架大跨度橋梁的合理化設(shè)計(jì)案。

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2015-12-13

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