城市軌道交通高架大跨度橋梁結構的設計研究

楊志華

(黑龍江省公路勘察設計院，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構的設計研究

楊志華

(黑龍江省公路勘察設計院，黑龍江 哈爾濱 150080)

城市軌道交通高架大跨度橋梁結構的設計及應用現(xiàn)狀，對基于城市軌道交通高架大跨度橋梁結構的設計進行研究。

軌道交通；高架大跨度；橋梁結構；優(yōu)化設計

1 城市軌道交通高架大跨度橋梁結構

1.1 城市軌道交通的含義

城市軌道交通主要指服務于城市中電力帶動的車輛，以行走在鋼軌之間的的軌道形式。城市軌道交通的運載量較大，主要是用于客運，是加快城市化進程的重要因素。我國城市軌道交通的發(fā)展比較緩慢，各方面技術還不夠完善，主要應用于大中城市，由于資金技術等多方面因素，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、濟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構

城市軌道交通是一種在城市范圍內應用較廣的運輸形式，城市軌道交通高架大跨度橋梁結構作為城市軌道交通的重要構成要素，對城市軌道交通的發(fā)展具有重要意義。城市軌道交通高架大跨度橋梁結構主要由主梁、上部結構、樁基等構成，主要應用于城市人力的承載，其設計過程，應當根據(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，進行城市軌道交通高架大跨度橋梁的具體設計，設計內容不僅包括斜拉橋、懸索橋等形式上的分析，還涉及橋梁主梁、上部結構設計、上部結構、樁基等多個方面。

2 城市軌道交通高架大跨度橋梁結構的設計

2.1 橋梁主梁設計

橋梁的主梁是整個軌道交通高架大跨度橋梁的主要構成部分。橋梁主梁形式的選擇，應充分考慮高架橋所在地的地勢、經濟效益、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。這是結合上海的地理位置、地勢條件等特點進行選擇的。上海處于中國的東部沿海位置，其地質比較疏松，空心板梁的內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，能夠避免地質疏松引起的地面沉降。空心板梁按照預應力混凝土進行設計，制作比較簡單，外模主要應用材料為鋼板，能夠進行快速的大批量生產，符合城市軌道交通的整體設計要求，減少橋梁工程的完工時間，提高城市軌道交通的效率。

2.2 上部結構設計

在橋梁的上部結構設計的過程中，應當充分考慮城市軌道交通高架大跨度橋梁的具體應用與受力情況，尤其在對大跨度橋梁的上部結構進行設計的時候，更應進行詳細的分析。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)梁和多跨簡支梁。多聯(lián)多跨連續(xù)梁會造成橋梁的整體承重增加，此外，對于鋼軌接頭的要求也比較高，因為接頭起著連接各橋梁的作用，對鋼軌接頭的作用力較大，加大了維修與管理的難度。而在我國城市軌道交通高架大跨度橋梁結構中，通常采用多跨簡支梁，種橋梁的優(yōu)勢為組合比較統(tǒng)一，易于維修與管理。

2.3 合理的減震設計

首先，應對橋梁進行合理的的減震處理，城市軌道交通的運輸量較大，對城市軌道交通橋梁的抗震性能要求較高，減、隔震技術作為一種有效減少城市軌道交通橋梁震動的抗震技術，對城市軌道交通高架橋的穩(wěn)定性具有重要意義。其次，減、隔震技術的主要抗震形式為增大結構面積，增大橋梁的整體結構，對上、下部結構進行連接設計，從而分散對于橋梁結構的作用力，在進行技術應用時，對城市軌道交通高架大跨度橋梁的人流量及物流量進行分析，選取合理的橋墩形式，采用跨簡支梁，增加城市軌道交通高架大跨度橋梁的穩(wěn)定性。最后，對城市軌道交通高架大跨度橋梁進行合理的設計，還體現(xiàn)在過渡孔處的設計，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計，這是目前在國內軌道交通設計中極少應用的一種技術，指利用混凝土進行樁頂與承臺連接的形式進行設計，能夠有效的減少水平位移，其受到的作用力較小，增大基礎的水平承載力，進而增強城市軌道交通高架大跨度橋梁的抗震能力。

2.4 樁基設計

對于城市軌道交通高架大跨度橋梁樁基的設計，應對當?shù)氐牡刭|條件進行正確的分析，對地下管道、線路進行合理的設計，鉆孔灌注樁是其中比較常用的一種形式。例如貴陽市城市軌道交通軌道一號線橋梁樁基采用鉆孔灌注樁，該地區(qū)地質情況比較復雜，高架大跨度橋梁主要建設在起止點及中段位置；城區(qū)中段巖層在5m以上，基本的材料容易受到水的侵蝕。浦東國際機場進場高架道路時，則是采用PHC樁進行樁基的建設，PHC樁的強度較高，耐性強。其具體情況為：在采用打入方樁時, 設計與實際標高相差5m左右,后采用錘擊的形式進行改造，反而造成部份樁因錘擊數(shù)過大造成破損,PHC樁則改變了這種現(xiàn)狀。

2.5 經濟經濟效益分析

城市軌道交通高架大跨度橋梁的設計與施工還涉及許多接口問題，對接口相關設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、接觸網、排水管等一系列設計優(yōu)化，能夠減少城市軌道交通高架大跨度橋梁的維修成本。對城市軌道交通高架大跨度橋梁的經濟效益分析，涉及的因素較多，一般采用模擬的形式對其進行經濟效益分析與評估。例如某城市城市軌道交通高架大跨度橋梁工程，其地質環(huán)境比較復雜，地質好的路段，樁長為26m左右；地質較復雜的路段，則應用40m左右的樁。地質情況等方面的差異，是城市軌道交通高架大跨度橋梁經濟效益分析的一個重要因素。

綜上所述，城市軌道交通高架大跨度橋梁的優(yōu)化設計，對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計及優(yōu)化，應從具體的橋梁結構入手，通過橋梁主梁設計、上部結構設計、合理的減震設計、樁基設計的綜合分析，還應結合具體的經濟效益分析，對城市軌道交通高架大跨度橋梁進行整體的分析與局部的把握，進而研究出符合當?shù)氐刭|條件的城市軌道交通高架大跨度橋梁的合理化設計案。

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2015-12-13

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