广州市轨道交通四号线高架桥跨梁型选择

广州市轨道交通四号线高架桥跨梁型选择

第四条轨道是广州市轨道交通的第四条线路。由于高架桥的特点，载荷大，桥面窄，完整性要求高，施工周期长，景观要求高，桥梁和截面的经济技术比较重要。在选择和安装高架道路时，它还与高架道路的运营安全、经济效率、景观效果以及衰减和降噪之间的联系密切相关。在选择高架道路连接时，也存在高架道路的应用前景。一般来说，梁型选择要求做到美观、平整和色差均匀，采用节段拼装梁由于是在预制场采用特制模板及工艺预制，故一般都能达到上述要求。考虑到高架桥的跨径、梁高、高跨比的选择对其经济性和外观影响较大，故从技术经济的角度对该线高架桥跨径和梁型进行比选，以达到经济美观的效果。1采用跨径比选择1.1下部结构设计分析常规公路桥梁经济跨径一般为18～20m，而轨道交通桥梁的经济跨径应在一个什么范围，我们根据轨道交通桥梁的荷载和设计要求等特点，从技术、经济角度进行分析。由于轨道交通桥梁采用无缝线路设计，比常规公路桥面窄，二期恒载大，墩柱抗推刚度要求比公路桥梁高得多，轨道交通桥梁在温度作用下长钢轨允许附加拉应力为81MPa，压应力为61MPa，因此《地铁设计规范》规定，30m跨简支梁桥墩纵向线刚度为320kNcm，按此要求则需采用4根桩基础，因此下部结构工程量要比公路桥梁大得多。对30m同样跨径的轨道交通桥梁和公路桥梁下部结构工程量及造价进行比较，具体计算如下：桩基面积dmm轨道交通桥墩桩基需设4根f1.5m桩基，外加1个7.5m×6.7m×2.5m承台，按桩长30m计，一个基础需圬工量为337.6m3（桩基212.1m3，承台125.6m3）；而同样一座9.5m宽的公路桥，采用单桩单柱，桩长按30m计算，圬工量则为76.3m3，即轨道交通高架桥墩桩基数量相当于公路高架桥的约4.4倍。下部结构、公路桥梁桥墩墩身以墩高15m计，轨道交通高架桥墩（9.5m宽）圬工量76.8m3，公路桥墩圬工量26.51m3，两者相差近3倍。如按上述工程量，采用相同的配筋率和单价计算，则地铁桥梁下部结构综合单价为1922元m2，而公路桥梁则为594.6元m2。经以上分析可知，轨道交通桥梁下部结构造价比公路桥梁下部结构要高得多，相应地其造价占整座桥梁造价的比重也比公路桥梁高得多，故轨道交通桥梁经济跨径应比公路桥梁长，以降低其下部结构造价比例，尤其在地质条件较差时，轨道交通桥梁跨径不宜过小。一般认为轨道交通桥梁经济跨径为30～45m，结合四号线地质条件差的具体情况，我们选定30m、40m跨径两方案进行经济技术分析比选。1.2按工程费用指标计算工程费用经计算，30m、40m跨径梁部主要材料用量比较见表1，上部及下部结构工程量按同样单价水平计算其工程费用指标，以及占整个工程费用的比例，见表2。从此可以看出，30m跨桥梁工程费用指标较40m跨桥梁降低664元m2，节省14.56%，故其经济性更好。1.3桥梁跨径分析高架桥梁对人们视觉最直接的一个影响因素就是桥墩的间距，不同跨度的桥梁对视线遮挡和视觉效果的影响程度是不同的，因此有必要对不同跨度条件下的视觉通透受影响程度进行比较和分析，以便对跨度选择进行优化。当人站在不同距离以外观察桥梁时，不同跨度的桥墩在视野中出现的连续程度，桥墩重复次数越多，人对于桥梁连续性的感知度越高，桥梁对视线的遮挡效果就越强烈，视线通透度就越低，因此桥梁跨度越大，对提高视线通透程度就越有帮助。由于四号线广州新城段线位与京珠高速公路西侧并行，要求轨面高程与京珠高速公路路面高程接近，桥墩高度较小（5～8m），而京珠高速公路大部分为路堤，从桥梁高跨比例的景观要求出发，桥梁跨径30m布置较为合适。从以上经济、景观两方面可以看出四号线桥梁宜采用30m跨径作为标准跨度。2内模的内模设计在选定30m桥梁跨经的基础上，对梁高也进行了技术经济比较，经分析选取1.6,1.7,1.8m三种梁高进行材料用量和经济比较，其结果见表3～4，可以看出，梁体越高，材料用量越大，造价就越高，从经济角度考虑应选则1.6m梁高。但对于混凝土箱梁而言，操作性的问题是不容忽视的，梁高决定了内模的可操作程度，当梁体较高时，制作可操作性好；梁体较低时，制作可操作性降低；当梁体过低时，可操作性将变得很差甚至无法制作。根据以往经验，当梁高为1.6m时，内模制作已变得较困难，梁高1.7m时其难度有所降低而较可