浅析城市轨道交通高架型式设计

摘要：城市轨道高架线路型式因其造价低、建设周期短而越来越受到决策者和建设者的青睐，正在建设的16条线路中，高架长度已占到约40%。本文即重点论述了高架结构型式选择的因素及高架结构设计应注意的。

关键词：轨道交通；设计；高架结构

1高架城市轨道交通建设现状

     众所周知，伴随着新世纪的到来，的城市轨道交通建设也翻开了崭新的一页。中国人口过百万的三十四个城市中，有二十个超大城市和特大城市正在建设和筹建自己的轨道交通。目前在建的线路长度近400公里，这其中高架线路型式因其造价低、建设周期短而越来越受到决策者和设计者的青睐。据统计，在已建成通车的8条146.94公里的线路中，仅有一条高架线，长度占17%，而正在建设的16条线路中，高架长度已占到约40%。表1为已建项目高架线路情况统计。
     城市快速轨道交通高架桥梁与一般城市高架道路桥梁不同，虽与铁路桥近似，但也有其特殊性，主要体现在以下几个方面：
①桥上铺设无缝线路无碴轨道结构，因而对结构型式的选择及上、下部结构的设计造成特别的影响；
②城市轨道交通特有的桥面系布置及接口关系；
③列车的运行最高速度为80km/h，运行密度大，维修时间短；
④建设地点一般位于城区或近郊区，对景观要求、施工工期及环保要求较高。
     目前，正在建设高架轨道交通项目的北京、上海、武汉等地，业主和设计者已充分认识到了上述特点，并积极开展了工作，为高架结构的选择和设计积累了一定的经验，正在修编的《地下铁道设计规范》也特别加入了高架结构这一章。本文重点论述了高架结构型式选择的影响因素及高架结构设计应注意的问题，供大家探讨交流。
3高架结构设计应注意的问题
3.1特殊荷载
     轨道交通高架桥因桥上铺设无缝线路，引起了一些特殊力。桥上铺设无缝线路因温度变化、列车荷载的作用以及冬季钢轨折断致使梁轨之间产生相对位移，因扣件纵向阻力的作用，梁轨相对位移受到约束，因此梁轨间产生大小相等、方向相反的纵向力。它们分别是：伸缩力、挠曲力、断轨力，制动力与铁路桥也不同。
3.2变形控制
     由于城市轨道高架桥采用无渣无枕轨道结构，钢轨扣件调高量仅为40mm，即桥梁的后期变形不能大于40mm.桥梁设计时必须考虑变形控制。主要的变形包括予应力混凝土梁的徐变变形和基础的后期沉降。从1997年开始，笔者有幸参加了国内第一条高架城市轨道交通线路-上海明珠一期工程的设计及该工程对桥梁的徐变控制和基础沉降的课题，课题从设计、施工监测、到运营阶段对桥梁的徐变和沉降进行了深入研究，课题历时4年多。正在建设的北京城市铁路，也对桥梁的徐变进行了测试，工程实践表明，在设计和施工过程中采取一些适当措施，其变形是可以得到有效控制的。
控制徐变变形的措施：
1．设计时适当增加梁的刚度，减少弹性变形，从而减少徐变变形基数；
2．优化予应力钢束布置，控制张拉应力。
3．提高张拉时混凝土的龄期。
4．梁体设计预拱度时考虑徐变变形的。
5．施工加强对混凝土的养护，减低水灰比。
6．梁浇注完成后，要做好施工组织，尽量延迟承轨台开始浇注的时间。
7．加强监测，将测量信息及时反馈给设计。
基础变形控制
1．尽量采用桩基础；
2．增加桩长；
3．增加桩数；
4．选择持力层。
3.3桥梁结构形式的选择
     长距离的高架桥结构形式的选择应遵循安全、、美观、便于施工，满足桥下道路交通及环保要求，因此，高架桥区间标准段桥式选择的成功与否，是高架线路建设能否成功的关键因素之一。
3.3.1合理跨径：从景观、经济和施工技术等各方面综合考虑确定。区间标准梁的合理跨度以25m-30m为宜。
3.3.2结构体系：城市中小跨度桥多采用简支梁体系或连续梁体系。简支梁结构简单,受力明确，容易做到设计标准化、制造工厂化、施工机械化，安装架设方便，施工速度较快。连续梁桥为超静定体系，其优点是结构刚度大，变形小，动力性能好，有利于改善行车条件，减小列车运行产生的噪音和振动。优先推荐简支梁体系。
3.3.3梁型
     根据几条线的建设经验，区间标准梁的结构型式重点应考虑预应力混凝土箱梁、预应力混凝土槽形梁和预应力混凝土T形梁。