维普资讯 http://www.cqvip.com 总第１９２期 ２００２年第３期 交 通科 技 Ｓｅｒｉａ１ Ｎｏ．１９２ Ｔｒａｎｓｐ。ｒｔａｔｉ。ｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏ１．ｏｇｙ ＮＯ．３ Ｊｕｎｅ．２００２ 城市快速轨道交通高架桥桥型方案的选择 天 职 吴 斌 （铁道第四勘察设计院 武汉４３００６３） 摘要介绍武汉市快速轨道交通一号线一期工程的主要技术标准及建设条件，重点分析各种梁 型及梁跨的比选。 关键词 轨道交通 高架桥 梁型研究 前言 城市快速轨道交通是城市公交客运方式的一 种，是在有轨电车基础上发展起来，技术水平很高 的现代化客运系统。目前，世界上拥有城市轨道客 运交通系统的城市有三四百个，快速轨道交通随 着城市的发展越来越体现出它的优势和重要性。 高架线路交通是城市轨道交通的一种，为了使 高架结构安全可靠、经济合理、施工方便，并与城市 环境相协调，有必要对其所可选的梁型进行研究。文 中所及城市轨道交通高架桥梁型研究主要是针对武 汉市快速轨道交通一号线一期工程的要求，对区间 一般地段的各种梁型及梁跨进行设计与比选。 ２主要技术标准及建设条件 ２．１设计荷载 按车辆选型资料确定采用的主要技术标准如 图１所示，车辆轴重为Ｐ一１４５ ｋＮ。图２为一列车 四辆编组，加载最大长度为 一７４．９ ｍ。 — １ ｌ ． 兰！ ． Ｊ纵向 横向 图１ 一辆车四轴布置图 ．１ ｉ． ．Ｉｊ． ｊ． ．１ 』．垒 ．Ｉ：！． 』 ：』ｆ． 图２一列车四辆编组布置图 收稿日期：２００２—０４—０８ ２・２ 双线、直线区段。线间距除小ｕ型 梁因结构自身需要为４．６ ｍ外，其余均为３．６ ｍ。 ２．３ 限界条件 设计限界选用我院为武汉轨道交通一号线一期 工程限界专题研究报告中提供限界研究资料。 ３桥型方案的比选 参照目前国内外快速轨道交通建设项目所采 用的梁型，依据代表性地质条件进行各种梁型及 其跨度的比选，比选的主要内容如下。 （１）梁型共７种，分别为：预应力混凝土简支 单线箱梁；预应力混凝土简支双线箱梁；预应力混 凝土连续双线箱梁；预应力混凝土简支单线槽型 梁；预应力混凝土简支组合箱梁；预应力混凝土简 支Ｔ型梁；预应力混凝土简支双线槽型梁。 （２）同种梁型同种跨度不同梁高，其经济跨 高比分析，采用跨度 一２４ ｍ进行典型分析，据 此推求其他跨度的经济跨高比。 （３）同种梁型以跨度分别为Ｌ 一２０、２４、２７、 ３０ ｎ 进行比较，以确定合理跨度。 （ １）配合各种梁型方案分别对钻孔桩基础的不 同桩径进行研究计算，选出合理经济的基础型式。 （５）各种梁型技术经济指标比较，选择受力 合理、较为经济且便于实施的梁型及对应梁跨。 ４各方案比选 ４．１箱梁方案 ４．１．１预应力砼简支双线箱梁 该方案采用单箱单室截面形式，结构整体性 好。抗扭刚度大，适用性强。梁体外形美观，与桥墩 维普资讯 http://www.cqvip.com １２ 吴 斌：城市快速轨道交通高架桥桥型方案的选择 ２００２年第３期 配合设计，更显得结构轻巧简捷，线条流畅，结构占 用空间最小，通透性好。在相同线路设计标高下，桥 下两侧公路净空高，无压抑感。另外，箱梁设计与施 工技术较成熟。但该方案主箱梁起吊重量大，因受 起吊能力所限，大孔跨梁型不便于预制吊装，箱梁 挑臂需要现浇，施工稍复杂，施工工期较长。由于预 制部分重量很大，如果采用工厂预制，预制件从工 厂到工地对运输车辆、运输道路及沿途安全保障的 要求很高。若改用满堂脚手架现浇施工，则需在桥 墩顶帽上预留张拉空间（两端张拉），墩帽太大，于 景观不利。或以牺牲工期为代价（一端张拉），一孔 施工完后才能施工另一孔，工期太长。 ４．１．２预应力砼简支组合箱梁 该方案结构整体性强，抗扭刚度大，适应性 强。双槽梁预制吊装，铺预制板，重量轻。但从桥 下看，景观效果稍差。从预制厂到工地的运输要求 相对较低，运输费用较低。但桥面板需现浇施工， 增加现场作业量，工期也相应延长。 ４．１．３预应力砼简支单线箱梁 该方案结构整体性强，抗扭刚度大，适应性 强。由于采用预制吊装，无现浇工作量，比上述箱 梁方案，施工进度快，对桥下道路交通影响最小。 其景观效果不如单箱梁但优于组合箱梁。另外，预 制吊装重量小于单箱梁，重于组合箱梁，从预制厂 到工地的运输对运输车辆、运输道路及沿途安全 保障的要求较单箱梁低，较组合箱梁高。 ４．２预应力砼槽型梁方案 槽型梁为下承式结构，其主要优点是线路建 筑高度最低，且两侧的主梁可起到部分隔声屏障 的作用，但下承式混凝土结构受力不很合理，受拉 区混凝土即车道板圬工量大，受压区混凝土圬工 量小，梁体多以受压区（上翼缘）压溃为主要特征， 不能充分发挥钢及混凝土材料的性能。同时，由于 结构为开口截面，结构刚度及抗扭性较差，对大Ｕ 型梁而言，其尤为明显。由于车道板位于梁体下翼 缘，外力直接作用在车道板上，并通过车道板传递 给主梁，在纵向与竖向荷载作用下，不仅会产生双 向弯曲和扭转，而且作为主梁截面的一部分，会产 生拉伸式压缩，它的作用比一般上承式桥梁的车 道板要不利得多。国内外少有全线使用槽型梁的 情况，经验较少。大Ｕ型梁需要布置双向预应力， 现场浇注混凝土及张拉予应力工作量大，施工工 艺复杂，经验少，质量控制难度大，工期也较长，对 桥下道路交通影响最大。小ｕ型梁采用预制吊 装，但开口薄壁截面工厂预制，从运输到吊装完 成，中间环节多，主梁易面外失稳。而且大孔跨的 小Ｕ型梁，起吊重量太大，不便于吊装。在运输及 吊装过程中，吊点要严格控制，两主梁间要有临时 加固措施，较为复杂。而且，小Ｕ型占用的横向空 间最大，单线荷载产生的横向弯矩较大，不利于下 部结构的受力。Ｕ型梁整个结构体量较大，景观 效果也较差。此外，Ｕ型梁的外腹板间距较大，导 致桥墩挑臂很长，帽梁需设计成预应力砼帽梁，其 帽梁的施工将会对桥下交通造成影响。 ４．３预应力砼Ｔ型梁方案 该方案结构受力明确，设计及施工经验成熟， 跨越能力大，施工可采用预制吊装的方法，施工进 度较快。该方案建筑结构高度最高，由于梁底部呈 网状，景观效果差。同时，其帽梁虽较槽型梁方案 短些，但较其他梁型长，设计时其帽梁也须设计成 预应力钢筋混凝土帽梁，另外预制和吊装的实施 过程也存在着与其他预制梁同样的问题。 ４．４预应力砼连续单箱梁方案 该方案结构整体性强，抗扭刚度大，适应性 强。景观效果好。该方案需采用就地浇筑，现场浇 筑砼及张拉预应力工作量大，但可全线同步施工， 施工期间工期不受控制，对桥下道路交通影响较 其他方案稍大。 ５各方案经济比较 ５．１经济跨高比计算 各方案经济跨高比是以Ｌ ＝２４ ｍ跨度为 主，根据计算主要工程数量（包括梁部混凝土，预 应力索，锚具，普通钢筋等）进行经济比较，各方案 比较数据见表ｌ所列。 表１各梁型不同梁高方案技术经济比较表（一跨） ５．２经济合理的钻孔灌注桩桩径分析比较 以Ｌ ＝２４ ｍ孔跨为例，对各种不类型的梁， 分别就桩径０．８ ｍ、１．０ ｍ、１．２５ ｍ三种情况进行 经济分析比较，各方案经济分析比较见表２所列。 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年第３期 吴 斌：城市快速轨道交通高架桥桥型方案的选择 表２ 各方案钻子Ｌ桩基础技术经济造价表（１个墩）元 ６ 比选结论 综合各种因素，建议在武汉市城市轨道交通 一号线一期工程中区间一般地段采用双箱梁，其 结构见图３所示。该方案结构整体性强，受力性能 好，施工方法简便可行，施工干扰小，施工周期短， 由上表可见，基础采用４一 Ｏ．８ ｍ钻孔桩最优。 ５．３不同孔跨方案经济分析比较 见表３所列。桥梁延米指标已包括下部结构 造价，综合延米指标为考虑声屏障后造价。 表３各梁型不同跨度方案技术经济比较表 ，景观效果较好，造价较低，较小ｕ梁综合造价少 １０ ，２４ ｍ跨起吊重量在９０ ｔ左右；梁长适当，对 运梁相对方便些，且造价较省，因此其跨度宜以 ２４ ｍ为丰。 ／一…一 一…、、 ／ …… ；坠量 曼 声屏障 ：孰面以上２ ０－） 】车辆曩界怕Ｉ ． 辛桥★ Ｂ＝８２０血 ｂ ａｆ Ｊ Ｉｉ １●ｔＩ 憎 ｆ 一ｉ。电力电 １口ｉ Ｉ ！轨｜苴坫｛‘Ｊ —— Ｊ爿 ；口向１五ｊ Ｉ卫Ｌ ’柚 一ｌ’ ’Ｊ Ｌ—Ｊ Ｊ－一 正 Ｌ Ｍｊ Ｌ 通信 丑信信号设电各堆箱，糟／『／ ／—］Ｉ ／ ］ｌ 图３预应力混凝土双箱梁 — ｌ一。 连续箱梁其整体性好，对行车平稳性也好．线 跨度跨中梁桥梁延米综合延米跨中梁桥梁延米综合延米 ／ｍ 高／ｍ指标／元指标／元高／ｍ指标／元指标／元 条流畅，中间桥墩可用单柱无帽梁，结构轻巧美 观。施工对桥下两侧交通的影响可采用移动托架 式模架尽量予以克服。其造价稍高。故在有条件 的地方宜采用３０ ｍ跨的连续梁。 小Ｕ型梁，其结构高度低，可利用其四片主 跨度／ｍ 梁高／ｍ 桥梁延米指标／元综合延米指标／元 梁作隔声屏障，其隔声效果较好。但由于其受力性 能差．施工相对较困难，线间距需加大，横向体量 较大。故除有特殊要求的地段外，一般不宜采用。 Ｔｈｅ Ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｐｒｏ ｊ ｅｃｔ ｏｆ Ｖｉａｄｕｃｔ Ｔｙｐｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｃ Ｆａｓｔ Ｏｒｂｉｔ Ｔｒａｎｓｐ０ｒｔａｔｉ０ｎ ，ｆｆ６ Ａｂａｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｔｅｒｍ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒ— ｉｎｇ ｏｆ ｌｉｎｅ ｏｆ ｆａｓｔ ｏｒｂｉｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｎｏ．１ ｉｎ Ｗｕｈａｎ．ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｅｖｅｒｙ ｋｉｎｄ ｏｆ ｂｅａｍ ｔｙｐｅ ａｎｄ ｂｅａｍ ｓｐａｎ ｉｍｐｏｒｔｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｒｂｉｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ；ｖｉａｄｕｃｔ；ｂｅａｍ ｔｙｐｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ
