摘  要 重点论述了东延线高架结构形式的选择，对桥梁的上部结构及下部结构选型进行详细介绍，并提出推荐的桥梁结构形式。

关键词 地铁 高架桥梁 结构形式 设计

 

      成都地铁二号线东延伸线始于老成渝路北侧的经干院站，止于龙泉区的龙泉东站。沿老成渝公路北侧向东行一段后穿过绕城高速，至老成渝公路北侧的龙工北路向东敷设至怡和新城，穿过怡和新城拐向龙西路，到达龙泉东终点站。本段线路长10． 75 km，其中高架线及过渡段长 6． 49 km，地下线长 4． 26 km，共设车站 6 座，其中高架站 3 座、地下站 3 座，平均站间距 1． 775 km。其中初步设计高架线路起点里程为 YCK45 +220． 00，终点为 YCK50 +514． 00，高架线路全长 5 294 km( 含高架车站) 。

 

      ( 1) 以“安全、适用、经济、环保和美观”为基本原则，严格执行国家相关强制性规定。

      ( 2) 满足线路总体布置和城市规划要求，充分考虑桥梁与城市景观和周边环境的协调，尽量避开城市现有的地下管线，减少迁改工程量。

      ( 3) 力求结构简洁、统一，易于工厂化制作和标准化施工。

      ( 4) 合理进行桥跨布置和桥式选择，并满足规划道路的限界要求。

      ( 5) 在保证结构整体性、强度、刚度、稳定性和耐久性基础上，合理确定桥梁结构形式，并减少今后结构的维护工作和维护成本。

      ( 6) 高架桥的设计与施工应采取有效措施，控制混凝土的收缩徐变和基础的后期沉降，以满足整体道床无缝线路的要求，保证桥面轨道的线形满足行车要求。

      ( 7) 高架结构除满足行车功能的要求外，还应考虑设置电力、通信、声屏障等的支撑设备、防止落梁设备等。

      ( 8) 设计中充分考虑路线控制点、占地、拆迁等因素，处理好城市交通规划与顺畅、舒适和便于管理的关系。

      ( 9) 特殊地段根据跨度和交通道路情况尽可能采用施工方便、对地面交通影响小的桥梁结构体系。

      ( 10) 统筹考虑“站 － 桥”关系对桥梁施工方案的影响，合理选择施工工法。

 

      高架结构所在线路最小曲线半径为 400 m，纵坡按跨越道路的净空要求和车站的形式进行布置。正线最大纵坡为 25‰，高架区间标准线间距 4． 5 m。本区间标准段均设双线梁，与高架车站相接的岛式车站喇叭口过渡段设单线梁。

      桥梁横断面布置满足正线为双线，标准地段线间距4．5 m，轨距1． 435 m 的要求。桥上轨道为无砟轨道结构，钢轨支承于纵向承轨台上，轨顶至梁顶结构面高度为0．52 m。区间桥梁标准横断面如图1 所示。

      城市轨道交通高架结构受力体系主要有简支体系和连续体系两种。结合成都地区的实际情况，对这两种体系在结构的适应性、受力特点、施工方面进行比较( 见表 1) 。

      根据上表分析，并结合已有的工程经验，在一般情况下，简支梁体系结构受力明确，易于标准化施工，易于保证施工质量，综合优势明显。标准区段桥梁推荐采用简支梁体系，跨交叉路口或其他特殊条件下必须采用大跨时可考虑采用连续梁体系。

      对于较长的高架桥，从景观上考虑，应尽量采用等跨等高度梁。基本跨度主要通过综合考虑沿线的既有道路和规划道路、景观、标准化施工工法和经济技术指标等几个方面，参照国内外工程实践经验进行确定。

      ( 1) 跨越城市道路的情况分析

      沿线既有道路现状和道路规划情况，结合城市道路设计标准，共有绕城高速公路、成昆铁路货车外绕线及红线宽度为 20 m、25 m、30 m、35 m、60 m等几种规划道路。

      ( 2) 景观要求分析

       线路沿规划龙工北路线路轨顶距地面的平均高度在12 m 以上; 平均墩高大约10 m 左右，实践证明: 当城市桥梁的墩高与跨度比例在 1∶ 2． 4 ～1∶ 4之间时，桥梁景观较好，符合人们的视觉审美习惯。因此，桥梁跨径在 25 ～40 m 是合理美学范围。

      ( 3) 标准化施工工法的要求

      根据目前国内各城市地铁架设使用的标准化架梁设备情况分析，地铁的合理架设跨径在 25 ～30 m之间，架桥机的架设能力在 500 t 左右; 考虑整孔架设时，梁体在桥上运输的荷载增加，结合不同的地质条件，当跨度超过 30 m 后，架桥机的投入加大，桥梁施工控制增加的材料数量增加较多，出现偏离经济性指标较大的情况。因此，标准跨度一般不宜超过 35 m，以 20 ～30 m 左右为宜。

      ( 4) 不同跨径桥梁的经济技术性指标比较

      根据上述几个方面影响因素的分析，本标段确定在 25 m、30 m 两种跨度上进行经济技术性比较( 见表 2) 。

      综上所述，30 m 标准跨径全面满足结构受力的安全性、合理性、经济性、可实施性以及标准化施工架设的需要，因此，本项目的标准跨度选定为 30 m。考虑线路存在曲线、控制节点以及制梁标准模数化要求，配跨采用 25 m，为保持景观协调，两种跨度梁高相同。

      高架桥上部结构应优先采用预应力混凝土结构，除满足规定的强度外，应有足够的竖向刚度和横向刚度，并保证结构的整体性和稳定性。本高架区间段桥梁配合高架区间景观设计，以减小高架桥梁整体结构体量，控制桥梁混凝土成品外观质量，保证桥梁工程标准化施工为原则。区间桥梁上部结构有许多种结构形式可供选择，通过对技术可行、经济美观、满足功用、环境影响、施工快捷等方面的综合比较，提出以下几种梁型方案: 箱梁、T 形梁、槽形梁和空心板梁。各种梁型的受力特点及其优缺点见表 3。

      从表 3 可以看出，综合设计施工经验、技术经济性、景观效果等各方面比较，箱形梁方案明显优于其他方案。同时，成都地铁 2 号线一期工程采用的也是箱形梁方案，在施工方面积累了一定的经验。因此，本次区间桥梁标准段推荐采用斜腹板的预应力混凝土简支箱形梁。

      墩柱除满足通常的强度及墩顶水平位移等常规要求外，还要满足轨道交通荷载的特殊要求。在此前提下，配合上部箱梁的设计，考虑支座构造、附属设施的要求并充分考虑美观。

      桥梁的下部结构除应有足够的强度、刚度、稳定性和满足轨道交通荷载的特殊要求，即水平刚度要求外，外部造型也很重要。合理的造型能使上、下部结构协调一致，轻巧美观。桥墩的线条必须简洁，太多的复杂线条会使人的视觉效果凌乱，从而产生厌烦的心理; 另一方面，桥墩又要很好地表达其自身的力线，使人们有一种自然、稳健、踏实的感觉，同时与上部结构的建筑风格也要取得较好的协调。

      结合桥梁上部结构对标准双线简支箱梁桥墩采用花瓣式 Y 型桥墩( 见图 2) 和矩型板式桥墩( 见图 3) 进行了比较。

      花瓣式 Y 型桥墩: 墩柱采用矩形截面，墩柱四角做倒圆处理，墩柱两侧设 20 cm 宽，25 cm 深的凹槽，凹槽内可设置雨水管。雨水管外侧可以设置装饰挂板，可以完全隐藏雨水管，同时可以美化墩柱的视觉效果。顶帽外侧线形按箱梁斜腹板的坡度顺延，线条连贯、流畅。墩与梁整体效果统一协调，浑然一体。

      矩形板式桥墩: 桥墩设计采用直线形板式墩身，墩身四角倒 50 cm ×30 cm 直角使其呈六面形考虑美观横向留 3 cm ×5 cm 直缝) ，墩顶考虑支座布置及架桥机的走行设双悬臂，墩帽尺寸 2． 0 m ×4． 0 m，墩顺桥向两侧设 20 cm × 15 cm 凹槽，凹槽内可设置雨水管。墩顶增设墩帽，横向宽度较大，高宽比不协调，视觉效果差。

      通过以上比较，本线高架区间桥墩推荐采用花瓣式 Y 型桥墩。其墩身曲线外飘，与梁体底部线条协调一致，墩身四面及顶部设圆弧倒角，增加了结构线条的柔和性，适当消除了混凝土构件的凝重感，与梁体外观融入一体，充分改善土建结构的景观效应，达到美化城市环境的目的。