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1、城市轨道交通高架桥的设计及实践提 要:根据莘闵轨道交通线高架桥的设计,重点介绍了轨道高架桥设计的整体构思,和一些重要问题的处理方法,并给出部分参考数据,对同类设计具有一定的借鉴作用。关键词:轨道交通;高架桥;设计1 前言上海市莘闵轨道交通线是上海市闵行区南北向一条重要的公共交通干线,是上海市轨道交通网络系统中的一个组成部分,同时也是我国在建的第一条城市轻轨交通线。工程全长约17.2km,其中高架桥合计总长约16.7km。高架桥主要包括区间标准简支跨(Lp=30m)、区间连续梁及跨1号线处沪杭铁路线、横沥港等节点工程。自2000年7月起,我们承担了连续梁和横
2、沥港节点等的初步设计及施工图设计工作。工程计有预应力及钢筋混凝土连续梁、岔线梁17联,其中含节点工程1个,合计线路长度约1.8km,12月底完成了设计。该工程于2002年初施工完成。2 莘闵轨道交通线高架桥建设环境、工程特点及整体设计构思2.1 莘闵轨道交通线高架桥建设环境莘闵轨道交通线是上海市在建的第四条轨道交通线,其中三条已建成或部分建成,第一条线路地铁1号线全部走行于地下和地面,第二条地铁2号线仅有局部(约一个半区间)为高架线路,第三条明珠线大部分为高架线路(约21.4km)。1999年开始修建的明珠线是上海乃至我国首次在城市轨道交通线建中大规模采用
3、高架线路,城市轨道高架桥的设计、建造第一次在大型工程建设中得以实践。1998年明珠线高架桥设计时,已针对性地作了一些专题研究,理论上解决了一些设计、施工上的难题,提出工程上处理措施。截止2000年,从部分施工完成的工程上看,这些方案和措施,大部分都是成功和有明显效果的,但也发现了一些问题,如桥梁整体造型差、结构安全储备偏大和箱梁底板出现沿筋纵向裂缝等。此外,还由于时间关系,对一些关键问题,如基础竖向沉降等,也无法观测和验证。由于明珠线为地铁,莘闵线为轻轨,两者也存在一些差别。所以,对莘闵线有关专家评价为:国内初次建造,没有成熟的经验,更无现成的规范。2.2
4、 莘闵轨道交通线高架桥工程特点与一般铁路桥梁相比,莘闵轨道交通线高架桥有下列特点:(1)列车荷载小(轴重110kN);运营最大车速Vy,max=60km/h,(2)车速中等(最大设计车速Vmax=80km/h);(3)线路设计坡度大(最大设计坡度imax=30‰);(4)制动长度短(要求在100m长度内,将车速由60km?h制动至零速);(5)长钢轨;(6)无碴承轨台结构;(7)造型美观度要求高;(8)乘坐舒适度要求高。2.3 莘闵轨道交通线高架桥整体设计构思根据我国、特别是上海市轨道交通线高架桥建设的现状和能力,重点考虑我国公路、城市道路和铁路桥梁建设多
5、年来积累的成熟经验和方法,充分吸收和借鉴上海市城市轨道明珠线高架桥建设的经验、教训,适当兼顾高架桥的现浇施工方法的需要,在莘闵轨道交通线高架桥整体设计时,在以下几方面进行了重点研究:2.3.1 高架桥造型城市轨道高架桥的选型应考虑功能、景观、经济、施工、占地和工期等几方面的需要,其景观度的要求远高于铁路和公路桥。通过对已建成的明珠线高架桥(如图1)的调研,认为其景观度中等,主要不足为外形滞重,给人一种粗笨的视角效果;另外,从桥梁受力上讲,桥墩安全储备略显偏大。本次根据上海位于江南的地理环境和上海市道路用地范围窄、两侧高楼林立的特点,采用融合法和消去法,使之
6、从属城市环境。如图2为最后采用的造型,其具有造型柔和,色彩暗淡,弱华视角效果的特点。图1 明珠线高架桥造型图2 莘闵线高架桥造型方案梁部同明珠线一样采用箱梁,主要考虑了两方面的原因:(1)箱梁整体受力好,收缩徐变小;适于中跨和大跨、简支或连续结构,可用于直线段、曲线段、出岔段和变宽段等,减少桥梁类型;设计施工经验丰富、成熟。(2)与明珠线保持协调一致。墩柱采用不同于明珠线的变形单柱墩,主要考虑莘闵线为桥宽仅8.80m的单箱单室箱梁,其梁部支承点相距较近;箱梁侧面与墩柱上部可采用一致斜率的直线,而墩柱上下部采用大半径圆曲线过渡,使得线条流畅、比例恰当、造型优
7、美;对墩高的变化适应性极强;受力合理,材料节省,施工方便、快速。2.3.2 连续梁梁部预应力配束型式通常,对于跨度小于60m、联长小于150m的中等跨度现浇预应力混凝土连续梁,为方便施工,对预应束的锚固采用端锚型式,与之相应,预应力束多采用“长配束”型式布束。但莘闵线由于高架线路长达10多km,而梁部又只能采用现浇法施工,为使大部分梁可以平行施工,互不影响,预应束的锚固只得采用内锚型式。所以,对联长均不大于150m,且多为三孔一联的莘闵线连续梁如仍沿用传统的“长配束”型式布束,显然是不经济的。为此,对莘闵线连续梁配束式进行了研究。结合悬灌法施工的连续梁的“
8、短配束”型式,共提出了三种配束方案:长配束、短配束和长短束。并以(
