毕业设计（论文）-城市轨道交通高架路线设计分析.doc

上海工程技术大学毕业设计（论文）城市轨道交通高架路线设计分析上 海 工 程 技 术 大 学毕 业 论 文论文题目 城市轨道交通高架路线设计分析 作者姓名 指导老师 学科（专业） 城市轨道交通工程技术（车辆技术） 所在学院 城市轨道交通学院提交日期 二零一一年六月目 录摘 要4abstract50 引言71高架桥梁选型及景观设计81.1高架桥结构选型81.1.1 高架桥梁型选择81.1.1.1箱梁91.1.1.2槽形梁91.1.1.3空心板梁91.1.1.4下承式脊梁91.1.1.5 t形梁101.1.2高架桥墩型选择101.1.2.1板式墩101.1.2.2 y型墩111.1.2.3 圆形墩111.1.1.4 双柱墩111.2高架景观设计111.2.1合理选择线路高度121.2.2减小桥面宽度121.2.3量采用三轨供电131.2.4高架设计充分体现结构的统一性，连续性，简洁性和均衡性131.2.5细节的处理132高架车站站台形式选择132.1功能要求142.1.1客流分布特征142.1.2结构受力要求142.1.3平稳性指标与舒适性指标的差异142.1.4站厅布置要求142.2景观要求152.2.1结构断面形式比较152.2.2桥梁线型比较152.3经济分析152.3.1扶梯配置比较152.3.2车站轨行区结构比较152.4 巴黎站台162.4.1 stations162.4.2 dcoration station172.4.3 entrances, corridors and rooms wicket match182.5综合比选223高线降噪对策研究223.1噪声源233.2减振降噪对策研究243.2.1香港地铁综合降噪措施调研243.2.2全线高架综合降噪措施254结论275参考文献286 译文307原文说明41摘 要研究目的：针对上海地铁3号线高架比重大的特点。提出高架线路应重点研究的几个课题，以解决高架线路设计关键技术问题。研究方法：结合城市规划、高架周边环境、结构体系等进行综合技术对比分析研究结果：通过上海地铁3号线高架线路设计中对高架桥梁，车站站台形式，减震降噪等课题的研究，探索城市轨道交通高架线路设计的经验和相关技术措施。研究结论：城市轨道交通高架桥梁的选型除满足受力要求外，还应结合城市规划，城市景观统一考虑，通常应选择箱型梁，高架关键词：城市轨道交通车辆，运行平稳性，舒适性，评价分析research on eleva line design of urban rail transitabstractresarch purposes: bascd on the charactcristic of large propprtion of the clcvatcd line in shanghai metro line 3,thispaper puts forward several topics to be resarched emphatically on the elevated line to solve the key technological issues for elevated line design.resarch methods:the paper contrasts analysis of integrated technology which will be carried out in combination with the city planning ,circumjacent environment and structural system,etc. resarch results:through the study for top ics on the elevated bridge ,station platform type ,decreasing vibration and noise reduction ,etc,this paper researches the design experiences the design esperiences and relative technical measures for elevated line of urban rail transit.resarch conclusions:for the type selection of elevated bridge of urban rail transit,inaddition ti meet the strained requirement of structure,it is considered unitedly in combination with city planning and cityscape.generally,the box girder is selected .for the type of elevated station platliorm,considering operation ang mass,etc,this island platform is selected generally .for the decreasing vibration and noise reduction of elevated line the integrated measures are adopted on these aspects,such as structure,track and acoustic,and so on.key words: rail transit,elevated bridge; station platform;decteasing vibrantion and noise reduction城市轨道交通高架路线设计分析孙逸1041081020 引言众所周知，伴随着新世纪的到来，中国的城市轨道交通建设也翻开了崭新的一页。目前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%。上海轨道交通3号线（上海南站江湾镇）于2000年12月26日建成试运营，北延伸段于2006年12月18日开通。3号线（上海南站江杨北路）长约40公里，共设29座车站，是一条环绕中心城区以高架为主的地铁线路。 线路识别色：黄色。上海轨道交通3号线又名“轻轨明珠线”。现部分车站与上海轨道交通四号线共用车站，共用车站实行一列三号线一列四号线排列，行车间隔仅23分钟。三号基本全部线路为高架线路，是上海第一条一高架线路为主的轨道交通线路，因此高架线路的设计是这条轨道交通线路研究的重点。下面就是高架桥梁的选型，桥梁的承重，噪音防止，车站站台型式进行探讨。1 高架桥梁选型及景观设计 高架线路以其投资经济，施工周期快捷，运营成本低，良好的线路适应性等优点，逐渐在城市轨道交通建设中得到越来越广泛的运用。但是城市中的高架桥梁结构必须在保证功能要求，结构安全，耐久性的前提下，满足城市规划和景观的需要。1.1 高架桥结构选型高架结构选型应从结构受力合理，使用安全可靠。维护方便，投资经济合理，施工便捷等方面考虑。特别应控制结构变形，保证梁体足够的刚度，结合轨道结构形式，扣件调整量要求，基础形式等因素确定合理的变形控制值。1.1.1 高架桥梁型选择目前，根据城市轨道交通特点，高架区间桥梁形式的主要几种，如图1所示。1111 箱梁箱梁是目前城市交通采用比较广泛的梁型结构，其特点是：建筑高度适中，工程量较省；使用性好，即可以在直线地段，也可以用于曲线，变宽，出岔地段；整体受力性能好，结构后期变形较小；外观线形流畅，美观；设计，施工经验成熟，即可采用现浇法施工，也可采用预制，吊装法施工。1112 槽形梁槽型梁的特点是：建筑高度低，便于与城市到度间立体交叉，降低线路标高。节约工程投资，断面利用率较高，两侧主梁个兼起到防噪。防护等作用。但该梁施工复杂，造价较高，且设计，施工国内经验少，适用于较小跨度和车站内的桥梁，一单线梁分修为宜。1113 空心板梁预应力混凝土空心板梁一般在高架线路道岔区采用。在高架道路岔区，线路走向以及道布置的方式多样，结构受力工况较多，分析较复杂，采用整体预应力混凝土空心板梁，有利于结构整体受力，也便于道岔布设位置的灵活调整，同时还能提高结构为满足线路和道岔布设造成异形结构的适应性。但空心板梁结构体量较大，下部需要采用门式框架结构，对下部空间的影响较大，城市景观效果较差。同时，采用现浇施工，其浇筑量较大，需要严格控制工序才能保证施工质量。1114 下承式脊梁该梁型建筑高度即为挑臂板厚度，不受跨度改变的影响，为定值。易于线路的线形布置；建筑高度低，便于降低线路标高，减少工程量，结构上需要的部分也可以兼做它用，如脊梁，边梁可防噪，脊梁顶可用做检修通道等，造型独特，具有现代感；可采用预制杆件拼装施工，快速，干扰少。但是我国无先例，设计，施工经验少。1115 t形梁t形梁的建筑高度最高，每2片t梁，受力清晰，设计，施工经验相当成熟。但不利于城市道路之间的立体交叉，线路标高较高，一般需要就近预制。所需预制场地在城市内受限制；桥梁底部成网络状，美观性最差；特别是2片t醒间铰链，整体受力性差。通过以上梁型的综合比选，箱梁结构在2030m的桥梁跨度中是最优的结构形式，通过对其断面形式的优化处理，完全能够满足城市高架轨道的各方面要求。1.1.2 高架桥墩型选择高架墩台除应有足够的强度和刚度，避免在荷载作哟感下的过大位移外，其造型应力使上部结构与下部结构协调一致，轻巧美观，与城市环境和谐匀称。在墩台选型上，一般应服从梁部形式，同时，要冲锋考虑少占地，道路交通，通规等要求。通常有：板式墩（t形，倒t形墩）、y形墩、圆形墩、双柱墩等基本形式及其变形。1121 板式墩板式墩是目前广泛采用的下部结构，能适用于各种上部梁型的需要，特别是线间距离较小的结构。墩身矩形截面能充分利用利用其良好的截面特性，满足结构的刚度要求。其墩身一般采用独柱式，和梁部能较流畅的顺接，可提高整体的景观效果，降低对城市的实现阻隔。1122 y型墩y形墩主要用于轨道线间距叫大的桥梁地段，特别是岛式站台的两端，通过横梁支撑分修的左、右线梁，中部仍可采用独柱，减少下部占地。1123 圆柱墩墩形采用圆形的截面，柔和的外部曲线可降低土建结构的生硬和刻板。但上部需设置墩帽，对城市景观有一定影响，在截面刚度下控制下较矩形蹲尺寸会有所增加经济性较差。1124 双柱墩适用于并置单线呛，道岔区地段的下部结构，受力明确，整体稳定性承载能力较好，墩柱尺寸可以做的纤细，材料利用率较高，但对下部空间占据较大，整体景观性较差，会有凌乱的感觉。1.2 高架景观设计城市轨道高架结构的景观是高架敷设方式选择的几个基本制约因素之一。城市轨道高架 结构对城市空间的景观影响是无法避免的，而市民对这样的景观影响也只有被动的接受。因此只有减少高架结构对城市景观的影响，降低对视觉障碍和视觉心理上的空间分割，才能做到与城市景观协调，甚至可以成为城市现代的一道交通建筑风景线。首先，结合本线特点及周边环境情况，在高架线的景观定位上突出“绿色，环保，生态”的特色，突出轨道交通线的整体效果和沿线景观的“符号意义”，其城市可识别性和可象征性。其次，为达到上述定位并尽量改善高架桥对城市空间的分割，采取以下的处理措施：121 合理选择线路高度3号线基本位于道路中央分隔带上，从行人的视觉分析出发，确定合理性的结构建筑物高度，即能满足结构下部的采光又能减少道路压抑感，同时还能满足工程投资的合理性，是城市景观研究的重点。通过分析，当视觉长度和高度比例d/h=3时，其视觉感是比较舒适的，而这样确定的轨道高度约1012m，工程也是最经济合理的。122 减小桥面宽度 上部构筑物宽度的增大，势必造成空间的压抑和采光影响，对城市空间的通透性造成破坏，这是高架构筑物对景观的最大负面影响。紧凑的桥面布置，就能降低桥面不必要的宽度，最大限度减少对空间的占据。设计时，充分利用限界的空隙部分，对区间综合管线进行整合，优化，如图2所示。123 尽量采用三轨供电3号线采用的1500v高压触网供电，密密麻麻的高空电线是很浪费空间也是一种视觉污染，如果采用了附设在承轨台边的接触轨供电，没有上部的触网，还空间以整洁清爽。124 高架设计充分体现结构的统一性，连续性，简洁性和均衡性 全线高架桥梁的标准跨度30m，桥面宽度9m，在结构上基本满足宽高跨=1：1：3的视觉舒适度要求，梁高按等高设计，保证空间立面线条的均衡，保证视觉的延续性。 集合“一线一景”的定位，区间结构均采用上承式结构，让空间线路视觉更简洁。125 细节的处理通过对结构细部的处理，如取消墩柱外侧的裸露排水管，采用内置处理，减少结构表面凌乱的附属结构；结构表面的圆弧处理，减少土建结构的生硬外观；高架结构外部绿化处理，满足“绿色，环保，生态”的总体定位要求等。最后对高架结构进行景观灯饰设计，局部小品设计的后期处理。通过以上综合措施，可以实现与周边城市景观相协调，形成一条具有个性的城市轨道交通高架线路。2 高架车站站台形式选择高架车站采用岛式站台还是侧式站台是业界非常关注的问题，也是高架车站设计争议的焦点之一，通过对国内外高架车站的分析比较，站台选型应从以下几方面考虑：2.1 功能要求2.1.1 客流分布特征城市轨道交通在早、晚高峰时段的客流特征一般均呈现出明显的潮汐现象，也就是说高峰某个方向的客流会非常拥挤，而另一个方向的客流又相对较少，在这种情况下，岛式站台比测试站台能更好的适应这种客流分布特征的要求，大大提高站台利用率，有效的控制车站规模。2.1.2 结构受力要求岛式站台中部设置自动扶梯有利于“桥一建”合一高架车站框架结构受力啊，而侧式站台两侧设置自动扶梯，会导致悬臂加大，结构受力较差，势必导致结构体量加大，影响城市景观。2.1.3 平稳性指标与舒适性指标的差异岛式站台一般通过2组楼扶梯与站厅层相连，四周透空，采光，通风及景观视线效果得到有效保证，整个站台空间宽敞，完整，而侧式站台的2个站台分离，无法连通，不利于客流高峰拥挤时的互补。2.1.4 站厅布置要求 站厅公共区一般设置2个非付费区，分别位于车站中部两端，2个非付费区通过通道连通。岛式站台的付费区位于站厅中间，两端头分别设置一组楼扶梯，满足站台层与站厅曾的垂直交通要求，引导性更强。即便于识别又使进出站客流有一定的缓冲空间，而且可满足人流过街的功能要求，侧式站台站厅由于楼扶梯沿车站外侧设置，其布置势必导致非付费区不能连通或者付费区分离，同时乘客需要站在站厅选择好方向，以免上错站台。2.2 景观要求2.2.1 结构断面形式比较岛式站台与侧式站台相比，其车站总宽度要小。同时，建筑高度控制构件（站台雨篷）由车站外侧转移到内侧，可以减小车站的体量感极其对邻近空间造成压迫感。2.2.2 桥梁线型比较岛式车站两端桥梁需设置“喇叭口”，其梁部采用单线箱梁，下部采用y型板式独柱墩，可降低对城市景观的影响，侧式站台车站线路与区间一致，不需设置区间“喇叭区”，桥梁造型较好 。2.3 经济分析2.3.1 楼扶梯配置比较岛式站台车站为一个站台，一般只需要配置两组楼扶梯和一部电梯，即可满足车站紧急疏散需要，而侧室站台车站由于两个站台不能连通，每个站台需要分设两组楼扶梯和一部电梯，相对来说规模较大，电梯扶梯配置较多，增加工程投资和建成后的运营成本。2.3.2 车站轨行区结构比较岛式站台车站可采用单线槽形梁，结构受力较好，设计可靠易于施工，能提高结构可靠度。侧式站台车站采用双线槽型梁，由于底板较宽，剪力滞效应影响较大，结构受力较差，会增加施工难度，结构可靠度降低。24 法国巴黎的站台241 stations the typical parisian metro station is underground and has two lanes flanked by two banks of four meters wide (there are some exceptions due to the width of the streets overlooking the line). une cinquantaine de stations drogent cette disposition : ce sont les anciennes stations terminus qui comportent soit deux voies quai central (station porte dauphine ), plus gnralement trois voies et deux quais ( porte dorlans ) et parfois quatre voies ( chteau de vincennes ). fifty stations deviate from this provision: it is the old terminal stations which have either two-lane central platform station ( porte dauphine ), more usually three tracks and two platforms ( porte dorleans ) and sometimes four lanes ( chateau de vrincennes ). il existe galement des stations voie unique, soit parce que celles-ci ont t coupes par un pied-droit pour mieux supporter les contraintes du terrain ( saint-georges ), soit sur des boucles ( glise dauteuil ). there are also stations on single track, or because they were cut by a rigrht-foot to better withstand the stresses of the ground ( st. george ), or loops ( glise dauteuil ). il est galement noter loriginalit de certaines stations qui ne respectent pas les rgles prcdentes ( cluny - la sorbonne ). it is also noted the originality of some stations that do not follow the above rules ( cluny - la sorbonne ). la longueur des stations, fixe 75 mtres en 1900, a t porte par la suite 90 mtres sur les lignes fort trafic (lignes 1 , 3 , 7 , 8 , 9 ) avec certaines stations 105 mtres. the length of stations, set at 75 meters in 1900, was increased later to 90 meters on high traffic lines (lines 1 , 3 , 7 , 8 , 9 ) with some stations to 105 meters. les stations sont gnralement voutes mais lorsque la surface du sol est trop proche, un plafond mtallique remplace la voute (station concorde sur la ligne 1 ). the stations are generally arched but when the surface is too close, a metal cap replaces the vault (station concorde on line 1 ). les stations de lancien rseau nord-sud se caractrisent par une vote plus haute rendue ncessaire par lutilisation dune catnaire (celle-ci fut dmonte aprs la reprise du rseau nord-sud par la compagnie du chemin de fer mtropolitain de paris ). the stations of the network former north-south are characterized by a higher arch necessitated by the use of a catenary (which was dismantled after the resumption of north-south network by the railway company metropolitan paris ). les stations en viaduc, qui ont toutes t construites dans les premires annes, comportent des quais couverts par une marquise (ligne 2) ou par une verrire (ligne 6 ). the viaduct stations, which were all built in the early years, include docks covered by a canopy (line 2) or by a canopy (line 6 ). la ligne 14 , la plus rcente, se dmarque des autres lignes avec ses stations longues de 120 mtres aux plafonds levs, ainsi que par ses quais dune largeur double des autres lignes. line 14 , the most recent, is different from other stations long lines with 120 meter high ceilings, as well as its double-wide platforms with other lines. consquences des remaniements passs du rseau, il existe quelques stations dites fantmes , car elles ne sont plus desservies par le mtro. consequences of past revisions of the network, there are some stations known as ghosts because they are no longer served by metro. in 2008, the stations are busy (in millions of inbound travelers): gare du nord (47.8), saint-lazare (38.9), gare de lyon (35.9), montparnasse - bienvenue (30, 8), gare de lest (17.7), republic (16.9), bibliothque franois mitterrand (15.4), defense (14.5), chatelet (14.5), bastille (14.2 ) 10 .242 decoration stationthe metro stations of paris are characterized by a unified style resulting from aesthetic choices defined in 1900 , design, and whose spirit was generally respected in modern achievements and the latest renovations. les parois et la vote des stations sont recouvertes de petits carreaux de faence blanche qui a t choisie parce quelle permettait de composer avec les techniques peu efficaces dclairage du dbut du xx e sicle . the walls and roof of the stations are covered with small tiles porcelain white was chosen because of its ability to deal with inefficient lighting techniques of the early century . les murs des stations ont t ds lorigine utiliss comme support publicitaire . the walls of the stations were used from the outset as an advertising medium . les affiches taient encadres de carreaux colors surmonts du sigle de lexploitant (cmp ou nord sud). the posters were framed by colorful tiles overcome the initials of the operator (cmp south or north). le nom de la station est inscrit en blanc sur une tle maille de bleu sauf pour la ligne nord sud qui utilisait des carreaux blancs sur fond de carreaux bleus. the station name is inscribed in white on a blue enamel steel except for the north south line, which used white checkered background of blue tiles.the initial choice of decoration was not questioned until the end of the second world war . after the war, the widespread lighting neon began then show the degradation of tile vaults; to break the uniformity of white tiles and better showcase the posters, the ratp installed between 1948 and 1967 standardized camber and colored in some stations: 73 of them received the award. ce carrossage a t depuis remplac par une dcoration plus rcente dans la moiti des stations. this camber has since been replaced by a newer design in half the stations.camber went out of fashion in the late 1960s , some twenty stations receive a new decoration: white tiles along the docks are replaced at a height of 2 meters per tile color 2-tone non-tapered: it style sheep (station mouton duvernet ). cette dcoration qui assombrit la station nest pas gnralise. this award which darkens the station is not widespread.beginning in 1975 , ratp chooses to showcase the tiles white playing on lighting and color keys provided by the crates in the lighting and furniture. plusieurs styles se succdent : le style motte (caisson dclairage paralllpipdique) ou dire avec ses caissons aux formes audacieuses en aluminium, nons vagues, et enfin new nons. many successive styles: style motte (rectangular box lighting) heard with its coffered bold shapes aluminum, neon wave, and finally new neon. certaines stations dites culturelles , ont reu une dcoration thmatique particulirement soigne et originale. some stations say cultural, received a decoration theme particularly neat and original. la premire amnage a t louvre-rivoli ( ligne 1 ), avec des copies de chefs duvre du muse du louvre quelle dessert, exposes dans des niches claires de manire recherche. the first was arranged louvre-rivoli ( line 1 ), with copies of masterpieces from the louvre it serves, set in niches lit so desired. beaucoup dautres ont suivi, les ralisations les plus marquantes se trouvant bastille , htel de ville et tuileries ( ligne 1 ), parmentier ( ligne 3 ), pont neuf ( ligne 7 ), cluny - la sorbonne ( ligne 10 ) ou encore arts et mtiers ( ligne 11 ). many others followed, most notable achievements is located in bastille , hotel de ville and the tuileries ( line 1 ), parmentier ( line 3 ), pont neuf ( line 7 ), cluny - la sorbonne ( line 10 ) or arts and crafts ( line 11 ). la ligne 14 , inaugure en 1998 , fait exception avec une dcoration originale et un recours massif au bton architectonique. the line 14 , inaugurated in 1998 , is an exception with an original decoration and extensive use of architectural concrete.243 entrances, corridors and rooms wicket matchthe entries in the paris metro stations like art nouveau is an iconic symbol of paris. larchitecte hector guimard fut choisi en 1899 et conut diffrents types dentre : les modles les plus labors sont le type a avec un auvent et une marquise (station abbesses ), le type b dont lauvent est en forme de v invers (stations porte dauphine et chtelet ) ; le modle courant comporte une balustrade en fonte orne de cartouches aux motifs vgtaux et surtout une enseigne avec linscription mtropolitain porte par deux longues tiges termines par un globe orang dont laspect fantastique dtonne dans le paris haussmannien. the architect hector guimard was chosen in 1899 and designed various types of input: the most elaborate are the type a with an awning and canopy station ( abbesses ), type b in which the canopy is shaped like inverted v (station porte dauphine and chatelet ), the current model has a cast iron balustrade ornamented with plant motifs cartridges and especially a sign with the inscription metropolitan carried by two long stems ending in a globe-orange that looks fantastic in clashes the paris haussmann. il subsiste aujourdhui 86 entres guimard. it remains now 86 entries guimard. une entre dorigine a t offerte au mtro de montral (station square-victoria) et des rpliques dautres villes, comme au mtro de lisbonne avec lentre picoas ( pt:estao picoas ) sur la ligne jaune ou au metra de chicago la station van buren street en 2001 . an original entrance has been provided to metro montreal (square-victoria) and reply to other cities such as lisbons metro with the entry pico on the “yellow line” or the metra in chicago station van buren street in 2001 . en 1903 , pour la construction de la station opra , un modle dentre de facture classique en pierre de taille fut prfr. in 1903 , for the construction of the station opera , an entry model of classical stone was preferred. ce type dentre se gnralisa pour les stations situes dans les lieux les plus prestigieux ( toile , franklin-roosevelt , rpublique ). this input type is generalized for stations located in the citys most prestigious ( star , franklin roosevelt , republic ). pour les autres stations, la collaboration avec guimard ayant cess compter de 1904 , lentre se rsume une balustrade en mtal assez banale associ un candlabre portant un panneau avec linscription mtro surmont dun globe en opaline. for other stations, working with guimard ceased after 1904 , the entrance is down to a metal railing fairly commonplace associated with a candelabra on a panel with the inscription metro surmounted by a globe in opaline. par la suite, le motif de la balustrade se simplifiera encore et la ligne du candlabre va spurer (modle dervaux). thereafter, the pattern of the balustrade to simplify the line again and the candelabra will purify (dervaux model). compter de 1930 un plan de mtro rtro clair est affich au-dessus de la balus