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        公軌共建橋梁折返線道岔區(qū)軌道梁設(shè)計(jì)

        2016-11-18 02:27:33朱凌志
        城市道橋與防洪 2016年7期
        關(guān)鍵詞:孔洞道岔腹板

        朱凌志

        (上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司,上海市 200092)

        公軌共建橋梁折返線道岔區(qū)軌道梁設(shè)計(jì)

        朱凌志

        (上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司,上海市200092)

        以某站后折返區(qū)軌道梁為例,介紹了該箱梁的構(gòu)造、配束設(shè)計(jì)和計(jì)算分析。從設(shè)計(jì)角度提出了腹板連續(xù)貫通、橫梁開(kāi)孔、橫梁加厚加高、孔口加強(qiáng)等合理有效的處理方案,為公軌共建橋梁類(lèi)似折返線道岔區(qū)軌道梁設(shè)計(jì)提供了有益的參考。

        公軌共建;四線;道岔區(qū);軌道梁;設(shè)計(jì)

        0 引言

        為滿足貨物的運(yùn)輸和人們不同的出行需求,城市交通系統(tǒng)中往往需同時(shí)建設(shè)公路(市政道路)和軌道交通線路。為達(dá)到快速交通的目的,同時(shí)也為控制工程投資,這些交通系統(tǒng)往往采用高架橋梁的形式。隨著城市建設(shè)的蓬勃發(fā)展,城市土地的集約化利用率越來(lái)越高,因此當(dāng)兩個(gè)交通系統(tǒng)同通道敷設(shè)時(shí),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(shè)置于橋梁上下層,而非在同一橋面上同層設(shè)置。一般而言,雙線區(qū)段軌道梁寬度基本為10 m左右,遠(yuǎn)窄于上層公路梁,因此墩柱設(shè)置于地面輔道中央分隔帶內(nèi),通過(guò)軌道梁兩側(cè)支撐上層公路梁,如圖1所示。但在島式車(chē)站站后折返區(qū),根據(jù)線路要求需要設(shè)置4股軌道線路,這樣就使得墩柱需穿過(guò)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(qū)雙線)

        圖2 公軌共建橫斷面(軌行區(qū)四線)

        本文以某共軌分層共建橋梁車(chē)站站后折返區(qū)軌道梁設(shè)計(jì)為例,介紹公軌共建高架橋梁建設(shè)中此類(lèi)問(wèn)題的一種可行的設(shè)計(jì)方案。

        1 設(shè)計(jì)原則和主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

        1.1設(shè)計(jì)原則

        (1)橋墩布置滿足地面道路要求;

        (2)在軌道梁上開(kāi)洞,以便墩柱能穿過(guò)梁體支撐上層市政橋梁;

        (3)軌道梁腹板避開(kāi)開(kāi)洞部位,保證腹板的貫通。

        1.2主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

        (1)設(shè)計(jì)速度:設(shè)計(jì)最高行車(chē)速度V=80 km/h。

        (2)線路情況:雙線,標(biāo)準(zhǔn)段區(qū)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(chē)輛選型:采用車(chē)型為國(guó)標(biāo)B型車(chē),6輛編組形式,車(chē)輛軸重≤14 t[2]。

        (4)抗震設(shè)防:抗震設(shè)防烈度7度;

        (5)設(shè)計(jì)年限:橋梁主體結(jié)構(gòu)100 a。

        2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        2.1總體構(gòu)造設(shè)計(jì)

        Pm90~Pm95道岔連續(xù)箱梁位于車(chē)站站后小交路折返區(qū)。根據(jù)線路專(zhuān)業(yè)要求,橋面寬度需滿足布置4線的條件,并設(shè)置有兩組單渡線道岔和一組交叉渡線道岔。

        該聯(lián)箱梁為4線連續(xù)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(jù)地面輔道的需要,橋墩設(shè)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(dú)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(dú)柱)(單位:mm)

        圖5 橋梁斷面圖(雙柱)(單位:mm)

        墩柱設(shè)置橫向間距不一,使得軌道梁開(kāi)孔無(wú)規(guī)律。為保證箱梁腹板傳力的連續(xù)、受力合理,腹板設(shè)置避開(kāi)開(kāi)孔位置,梁長(zhǎng)方向連續(xù)。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(shè)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(shè)計(jì)

        為使墩柱能穿過(guò)軌道箱梁支撐上層市政梁體,需在軌道梁橫梁處開(kāi)孔。橫梁在箱梁中起到協(xié)調(diào)各腹板變形、將腹板荷載轉(zhuǎn)換至支座的作用[2],如直接在常規(guī)橫梁上進(jìn)行開(kāi)洞,勢(shì)必影響橫梁的上述功能。因此,對(duì)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(kāi)設(shè)2個(gè)1.3 m× 1.55 m的孔洞;Pm91、92橫梁厚度5.0 m,高2.4 m,開(kāi)設(shè)2個(gè)2.4 m×1.55 m的孔洞;Pm93橫梁厚度5.2 m,高2.4 m,開(kāi)設(shè)1個(gè)2.4 m×4.1 m的孔洞;Pm94橫梁厚度4.8 m,高2.4 m,開(kāi)設(shè)2個(gè)2.2 m× 1.55 m的孔洞;Pm95橫梁厚度2.65 m,高2.0 m,開(kāi)設(shè)2個(gè)1.15 m×1.6 m的孔洞。

        為保證軌道箱梁自由伸縮變形,梁開(kāi)孔尺寸應(yīng)略大于墩柱截面尺寸。通過(guò)計(jì)算梁體在預(yù)應(yīng)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(yù)留。此外,為減小孔口處的應(yīng)力集中,在孔洞邊緣設(shè)置20 cm×20 cm的倒角。橫梁構(gòu)造設(shè)計(jì)如圖8所示。

        圖6 箱梁平面圖

        圖7 箱梁立面圖

        圖8 橫梁構(gòu)造圖

        2.3配筋設(shè)計(jì)

        軌道梁縱向按預(yù)應(yīng)力構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì),由于橫梁開(kāi)設(shè)孔洞,頂、底板鋼筋需避開(kāi)孔洞位置進(jìn)行設(shè)置。

        橫梁按鋼筋混凝土構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì),同樣考慮到橫梁具有存在孔洞,為改善孔口處應(yīng)力集中情況,在孔口周邊設(shè)置20的洞口加強(qiáng)鋼筋,如圖9所示。此外,為增強(qiáng)橫梁的抗裂性,在橫梁上設(shè)置12束7-15.2的預(yù)應(yīng)力鋼筋,如圖10所示。

        圖9 孔口補(bǔ)強(qiáng)鋼筋圖

        圖10 橫梁配束圖

        2.4計(jì)算分析

        縱向計(jì)算采用橋梁博士V3.1.0,按直線單梁模型簡(jiǎn)化分析,考慮橫梁加高和開(kāi)孔對(duì)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(shù)。

        圖11 橫梁配束圖

        橫梁計(jì)算同樣采用橋梁博士進(jìn)行建模分析,考慮開(kāi)洞對(duì)橫梁斷面的削減。橫梁恒載受力考慮80%作用于腹板對(duì)應(yīng)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(duì)于橫向設(shè)置多支座的情況,考慮一體墩蓋梁剛度對(duì)道岔橫梁受力的影響。

        經(jīng)計(jì)算,該箱梁縱橫向受力滿足規(guī)范相關(guān)要求[4],并有一定的富余量。

        3 結(jié)語(yǔ)

        本文以某共軌共建橋梁高架車(chē)站站后折返區(qū)軌道梁為例,介紹了該箱梁的構(gòu)造、配束設(shè)計(jì)和計(jì)算分析。從設(shè)計(jì)角度總結(jié)了腹板連續(xù)貫通、橫梁開(kāi)孔、橫梁加厚加高、孔口加強(qiáng)等合理有效的處理方案和經(jīng)驗(yàn),為公軌共建橋梁類(lèi)似折返線道岔區(qū)軌道梁設(shè)計(jì)提供了有益的參考。

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

        [2]GB 50157-2013,地鐵設(shè)計(jì)規(guī)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(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)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(shè)計(jì)工作。

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