朱凌志
(上海市政工程設(shè)計研究總院(集團)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
朱凌志
(上海市政工程設(shè)計研究總院(集團)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)計和計算分析。從設(shè)計角度提出了腹板連續(xù)貫通、橫梁開孔、橫梁加厚加高、孔口加強等合理有效的處理方案,為公軌共建橋梁類似折返線道岔區(qū)軌道梁設(shè)計提供了有益的參考。
公軌共建;四線;道岔區(qū);軌道梁;設(shè)計
為滿足貨物的運輸和人們不同的出行需求,城市交通系統(tǒng)中往往需同時建設(shè)公路(市政道路)和軌道交通線路。為達到快速交通的目的,同時也為控制工程投資,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越高,因此當(dāng)兩個交通系統(tǒng)同通道敷設(shè)時,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),通過軌道梁兩側(cè)支撐上層公路梁,如圖1所示。但在島式車站站后折返區(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站站后折返區(qū)軌道梁設(shè)計為例,介紹公軌共建高架橋梁建設(shè)中此類問題的一種可行的設(shè)計方案。
1.1設(shè)計原則
(1)橋墩布置滿足地面道路要求;
(2)在軌道梁上開洞,以便墩柱能穿過梁體支撐上層市政橋梁;
(3)軌道梁腹板避開開洞部位,保證腹板的貫通。
1.2主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
(1)設(shè)計速度:設(shè)計最高行車速度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)車輛選型:采用車型為國標(biāo)B型車,6輛編組形式,車輛軸重≤14 t[2]。
(4)抗震設(shè)防:抗震設(shè)防烈度7度;
(5)設(shè)計年限:橋梁主體結(jié)構(gòu)100 a。
2.1總體構(gòu)造設(shè)計
Pm90~Pm95道岔連續(xù)箱梁位于車站站后小交路折返區(qū)。根據(jù)線路專業(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,使得軌道梁開孔無規(guī)律。為保證箱梁腹板傳力的連續(xù)、受力合理,腹板設(shè)置避開開孔位置,梁長方向連續(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
為使墩柱能穿過軌道箱梁支撐上層市政梁體,需在軌道梁橫梁處開孔。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)橫梁上進行開洞,勢必影響橫梁的上述功能。因此,對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,開設(shè)2個1.3 m× 1.55 m的孔洞;Pm91、92橫梁厚度5.0 m,高2.4 m,開設(shè)2個2.4 m×1.55 m的孔洞;Pm93橫梁厚度5.2 m,高2.4 m,開設(shè)1個2.4 m×4.1 m的孔洞;Pm94橫梁厚度4.8 m,高2.4 m,開設(shè)2個2.2 m× 1.55 m的孔洞;Pm95橫梁厚度2.65 m,高2.0 m,開設(shè)2個1.15 m×1.6 m的孔洞。
為保證軌道箱梁自由伸縮變形,梁開孔尺寸應(yīng)略大于墩柱截面尺寸。通過計算梁體在預(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
軌道梁縱向按預(yù)應(yīng)力構(gòu)件進行設(shè)計,由于橫梁開設(shè)孔洞,頂、底板鋼筋需避開孔洞位置進行設(shè)置。
橫梁按鋼筋混凝土構(gòu)件進行設(shè)計,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的洞口加強鋼筋,如圖9所示。此外,為增強橫梁的抗裂性,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 孔口補強鋼筋圖
圖10 橫梁配束圖
2.4計算分析
縱向計算采用橋梁博士V3.1.0,按直線單梁模型簡化分析,考慮橫梁加高和開孔對截面特性的影響,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
橫梁計算同樣采用橋梁博士進行建模分析,考慮開洞對橫梁斷面的削減。橫梁恒載受力考慮80%作用于腹板對應(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。對于橫向設(shè)置多支座的情況,考慮一體墩蓋梁剛度對道岔橫梁受力的影響。
經(jīng)計算,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。
本文以某共軌共建橋梁高架車站站后折返區(qū)軌道梁為例,介紹了該箱梁的構(gòu)造、配束設(shè)計和計算分析。從設(shè)計角度總結(jié)了腹板連續(xù)貫通、橫梁開孔、橫梁加厚加高、孔口加強等合理有效的處理方案和經(jīng)驗,為公軌共建橋梁類似折返線道岔區(qū)軌道梁設(shè)計提供了有益的參考。
[1]黃海塔.公軌兩用的城市大型橋梁設(shè)計方案比選[J].中國市政工程,2011(2):14-17.
[2]GB 50157-2013,地鐵設(shè)計規(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)計工作。