都江堰M-TR旅游客運專線有軌電車項目橋梁設計

胡玉珠 郭建勛

摘要：本文結合都江堰M-TR旅游客運專線有軌電車橋梁工程的環(huán)境和特點，介紹了橋梁設計的設計原則、技術標準，根據(jù)車輛行駛需求及軌道受力分析了梁部及橋墩結構剛度指標，給出了具體建議。對梁部選型、墩身設計、跨線橋梁的方案進行了介紹分析。

Abstract： This paper introduces the design principles and technical standards of bridge design based on the environment and characteristics of the tramway construction of Dujiangyan M-TR tourist passenger dedicated line. According to the driving demand of the vehicle and the stress of the track， the structural stiffness indexes of the beam and pier are analyzed. Specific recommendations are given. The introduction and analysis of the beam selection， pier design and over-the-line bridge were carried out.

關鍵詞：有軌電車;梁部選型;結構剛度;花瓣形墩;隱形蓋梁

Key words： tram;beam selection;structural stiffness;petal-shaped pier;invisible cover beam

中圖分類號：U482.1;U441 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）10-0142-03

0 ?引言

現(xiàn)代有軌電車是一種運量介于輕軌和公交之間的輕型軌道交通，具有節(jié)能、環(huán)保、便捷、舒適的優(yōu)點，其技術特性與輕軌相近。目前國內多個城市已建或在建現(xiàn)代有軌電車，且呈快速增長趨勢。都江堰M-TR旅游客運專線是都江堰首條在建有軌電車項目，對省內類似地區(qū)的有軌電車建設具有示范作用。

1 ?項目概況

都江堰M-TR旅游客運專線線路整體由北向南，主要位于幸福鎮(zhèn)、玉堂鎮(zhèn)、中興鎮(zhèn)、青城山鎮(zhèn)，與成灌鐵路共同構建了都江堰市的公共交通網(wǎng)絡體系。沿線地貌為成都平原冰水-流水堆積地貌，地勢平坦，基礎持力層以卵石土為主，沿線地震峰值加速度0.15～0.2g。線路全長約20.3km，既有橋梁約1.1km，新建橋梁約1.2km。橋梁工程包括區(qū)間新建橋梁三座，高架車站1座，改造既有跨河橋梁10座。

2 ?設計原則及技術標準

線路最高設計時速70km/h，按雙線4.0m線間距設計。橋梁設計以“安全、適用、經(jīng)濟、環(huán)保和美觀”為基本原則，滿足線路總體布置和城市規(guī)劃要求，滿足規(guī)劃道路的限界、河流行洪要求，滿足供電、通信、信號、軌道、給排水、聲屏障等有關工種工藝設計及預埋件設置等要求，充分考慮路線控制點、占地、拆遷等因素，充分考慮橋梁與城市景觀和周邊環(huán)境的協(xié)調。

車輛采用6軸低地板有軌電車，平均軸重不大于12.5。

3 ?上部結構設計

3.1 梁部剛度指標

梁部豎向剛度是影響車輛行駛舒適度的重要指標，在未進行梁體車橋耦合檢算時，主要通過以撓度和梁端轉角兩個指標控制結構設計。對于無砟軌道結構，現(xiàn)行規(guī)范關于梁部剛度的規(guī)定對比如表1。

有軌電車設計時速一般低于80kN/h，其荷載較輕對于軌道的沖擊效應也較小，其梁端轉角可根據(jù)地鐵規(guī)范取值?；钶d撓度是軌道平順性的反映，在低速行駛時，其要求應低于城際列車的相關要求，按城際鐵路取值亦可。在都江堰有軌電車橋梁設計時發(fā)現(xiàn)，由于車輛荷載較輕，常規(guī)跨度橋梁剛度指標均能滿足上述指標上限值的要求。

3.2 梁部選型

項目從標準化施工、節(jié)約工程投資的角度出發(fā)，梁部以簡支梁為主，跨越道路和河流時根據(jù)需要選用連續(xù)梁或連續(xù)剛構。全線橋梁平均墩高約7.5m，根據(jù)工程實踐，當城市橋梁的墩高與跨度比例在1：2.4～1：4之間時，橋梁景觀較好，符合人們的視覺審美習慣，因此選用跨越能力較強的30m梁作為標準跨度，采用20m梁配跨。

從城市景觀考慮，梁部可選梁型一般為整體箱梁、小箱梁、槽型梁。槽型梁與沿線成灌鐵路及市政橋梁外觀不協(xié)調，造價略高。全線地勢平坦，現(xiàn)場施工條件較好，整體箱梁相比預制小箱梁景觀效果和行車性能更好，經(jīng)濟性差別不大，綜合比選選擇整體現(xiàn)澆箱梁結構。

3.3 梁部及附屬結構

上部30m跨簡支箱梁采用單箱單室結構，梁頂板寬9.2m，梁高2.0m。梁部采用C50混凝土，設置縱向預應力體系，梁部按《鐵路橋涵設計規(guī)范》中城際鐵路的各項指標控制設計。梁部橋面具體布置為：0.35m（欄桿）+1.05m（檢修通道/電纜槽）+2.4m（軌道結構）+1.6m（中檢修道/接觸網(wǎng)）+2.4m（軌道結構）+1.05m（檢修通道/電纜槽）+0.35m（欄桿），軌道結構采用軌道+承軌臺模式，軌道采用槽型軌，扣件連接，軌道結構高52cm。

梁部采用可抽換式橡膠伸縮縫，球形鋼支座，欄桿防撞等級為SS級，梁部采用箱中部單列排水，設置箱內集中排水管，通過墩臺引入地下管道。梁端設置AB兩種錯位錨固方式，梁部根據(jù)梁型依次現(xiàn)澆施工。

4 ?墩臺設計

4.1 橋墩剛度指標

目前地鐵設計規(guī)范[2]和有軌電車設計規(guī)范[3]對橋墩縱向剛度的規(guī)定均為參照鐵路橋涵設計規(guī)范制定，各規(guī)范橋墩最小水平線剛度取值如表3。

根據(jù)鐵路橋涵設計規(guī)范[1]的條文解釋，該項指標的制定主要是為了保證無縫線路的穩(wěn)定性和安全性，使軌道附加應力和梁軌位移不超過限制。國家“九五”科技攻關項目[4]相關研究表明，鋼軌縱向附加應力主要由橋上列車制動力、溫度力、撓曲力等作用產(chǎn)生的，列車制動力占比較高。而橋梁下部結構縱向水平剛度大小是影響列車制動力的主要因素。墩臺縱向剛度越大，由制動力引起的鋼軌附加力越小，而溫度伸縮力和撓曲力引起的鋼軌附加力越大，制動力隨縱向剛度的變化趨勢比其他附加力更為顯著。

根據(jù)《京滬高速鐵路設計暫行規(guī)定》[6]的條文說明，為保證軌道的強度和穩(wěn)定，鋼軌的附加應力最大拉應力不超過80MPa，最大壓應力不超過61MPa，根據(jù)鐵路橋梁設計實踐和眾多文獻資料的研究成果來看，在客貨共線、高速鐵路設計時，軌道的制動應力通常在10～40MPa范圍，制動位移1～3mm以內。軌道結構的豎向動彎應力也是軌道應力的重要組成部分，普通鐵路的動彎應力在100MPa左右。輕型軌道交通軸重較小，對應的動彎應力和制動應力相應較小。結合文獻[5]分析，對比客運專線、輕軌荷載、有軌電車制動力進行對比。

有軌電車的制動力遠小于客運專線、輕軌交通的制動力，以全部制動力均由軌道承受計算，軌道制動附加應力約為8MPa，遠小于城際鐵路或輕軌交通的制動附加應力，考慮其動彎效應也較小，橋墩水平剛度不再成為影響鋼軌安全的控制性因素。

從列車運行安全、養(yǎng)護、旅客舒適度等方面考慮，仍需對橋墩墩頂位移加以限制，按上述幾項規(guī)范的規(guī)定，均要求墩頂縱向位移滿足Δ？燮5■，橫向滿足Δ4，Δ為墩頂位移（mm），L為橋梁跨度（m）。

4.2 墩臺構造

橋墩采用花瓣型墩，墩身四面及頂部設圓弧倒角，增加了結構線條的柔和性，與梁體外觀融入一體。橋墩墩高范圍3～12m，墩身縱向尺寸1.4m，墩頂橫向尺寸4.2m，墩底橫向尺寸2.2m，中間設置寬30～120cm、深15cm槽口，兼顧排水管道設置。

橋臺采用矩形實體橋臺，臺長3m，臺高3～6m，臺寬9.2m，臺頂梁部兩側設置梯形擋塊，臺頂設置縱坡適應線路變化，梁臺交界處按豎直梁縫處理。

5 ?跨線橋梁

線路兩次小角度跨越106省道，線路半徑僅100m，所需跨度約70m。有三種備選方案：①36+70+36m連續(xù)梁方案;②30+2×30+30m獨柱中墩連續(xù)梁方案;③30+2×35+30m門式中墩連續(xù)梁方案。

三種方案優(yōu)缺點對比如表5。

方案一小曲線大跨連續(xù)梁，結構受力復雜，溫度變形附加內力大，梁端橫向變形控制困難;梁高較高，為滿足結構凈空需太高線路高度，增加墩高橋長，經(jīng)濟性較差;變高度小曲線梁現(xiàn)澆施工難度大。方案二路中心設墩影響行車安全，在設置隔離帶后需要對兩側路面拓寬，道路平順性較差。方案三雖增設蓋梁犧牲了一定的經(jīng)濟性，但保證了結構凈空的同時，有效改善了梁部受力，保證了軌道結構的安全。

6 ?結語

都江堰MTR有軌電車項目，在2017年開工至今，各項工程進展順利，較好的實現(xiàn)了設計意圖，設計中的一些經(jīng)驗可供同類工程提供參考。

①有軌電車具有軌道交通的特點，但其荷載又遠小于其他軌道交通，在梁部及墩臺的控制指標上仍有較大的優(yōu)化空間，規(guī)范的編制需結合車橋計算、運營測試等進一步完善。②城市有軌電車橋梁宜選用箱梁、花瓣式橋墩、Y性橋墩等景觀和經(jīng)濟效果堅固的結構形式。③橋墩縱向水平剛度已成為橋墩設計的控制性因素，從改指標的制定初衷及各種車輛荷載的對比來看，有軌電車橋梁的縱向剛度對軌道安全的影響很小，規(guī)范宜取消相關規(guī)定或進一步優(yōu)化。④小角度跨線橋梁結構采用隱形門式墩結構可以有效解決行車凈空，減少大跨度結構的使用。

參考文獻：

[1]TB 10002-2017，鐵路橋涵設計規(guī)范[S].

[2]GB50157-2013，地鐵設計規(guī)范[S].

[3]DG/TJ08-2213-2016&J13511-2016，有軌電車工程設計規(guī)范[S].

[4]鐵道科學研究院鐵建所.高速鐵路技術特性與結構形式的研究，1996.

[5]吳定俊.城市軌道交通高架橋墩縱向剛度設計合理值探討.城市軌道交通研究，2009（9）：26.

[6]鐵建設函（2004）157號.京滬高速鐵路設計暫行規(guī)定.