结合津滨轻轨浅谈城市轻轨桥梁设计特点
摘 要:通过津滨轻轨桥梁设计,提出了城市轻轨桥梁设计的特点,介绍设计人员针对这些特点所做的大量工作,采用先进技术,使桥梁设计满足了技术标准高、景观效果好的要求,为城市轨道交通的桥梁设计提供有益的经验。关键词:津滨轻轨; 城市轻轨桥梁; 设计特点近年来,城市轻轨作为现代城市交通工具,已被越来越多的城市所接受,天津的津滨轻轨也于2000 年开始设计,2001 年破土动工,预计2003 年10 月建成通车。根据津滨轻轨的设计情况,重点介绍城市轻轨桥梁设计的一些特点。
1 桥梁设计更注重美学效果
“ 桥是跨越障碍的通道”。这是美国最权威的韦氏大词典对桥梁一词所下的最简短的定义。远古的人类为了狩猎、运输、迁移就需要修建原始的桥梁;今天,桥梁已和人类的生活密切相关,桥梁不仅是交通系统的重要组成部分,而且常常是一种标志性建筑物。作为现代化城市,城市轻轨不仅仅是城市交通的基础设施, 而且是城市品牌和城市特色的一部分。
在津滨轻轨设计中,对桥梁的美学效果较一般铁路项目提出了更高的要求,给予了更多的关注。“修一条轻轨,建一条风景线”在津滨轻轨项目中得到较好的体现。津滨轻轨跨越津塘公路、新港四号路、京山铁路、河北路,本着一个工点一个景观的原则,展开了方案研究,其中既有简洁明快的双壁墩连续刚构方案,也有雄伟壮观的独塔斜拉桥方案,也有轻盈飘逸的网状系杆拱方案,最后根据建设单位要求和专家论证意见主要采用了简洁明快的连续刚构方案。此方案不仅使桥梁较好地与周围环境融合,也遵循了实用、经济、安全、方便施工的原则。跨京山铁路、河北路等由于客观条件限制,采用了钢混结合梁,结构上无法体现出更多的美学效果,但在涂装上考虑要体现出现代色彩。在一般区间强调结构简洁,线条流畅,风格统一;桥梁的平面、立面、梁底轮廓都呈现柔和的曲线。桥墩做成轻巧的独柱墩,墩帽的流线形与梁达到了完美的和谐。
我国对桥梁设计强调实用、经济、美观的原则与国外的“3E” 即功效(Efficiency) 、经济(Economy) 和优美(Elegance) 三要素是一致的。随着城市向前发展,城市轻轨桥梁的美观将显得更为重要,这使得在今后的城市轻轨设计中应更加注重美学效果,最好有建筑师的参与,使城市的这道风景线更加靓丽。
2 桥梁设计的技术标准要求更高
随着生活水平的提高,城市轻轨不仅仅是代步工具,人们对其舒适性也提出更高要求。目前,城市轻轨一般要求有较高速度、较好的线路条件、尽可能地减小对环境的干扰,所以大多数城市轻轨采用无缝线路,减少噪声;采用无碴轨道,减少维修养护工作量。目前, 城市轻轨最高时速可达到120 km , 设计最高时速与线路长短、车站的配置、行车的安排有着密切的关系。设计最高时速的确定应根据综合经济比选的结果来定, 我国城市轻轨一般采用最高时速80～100 km 。由于城市轻轨有以上的技术要求,导致了桥梁设计的标准较一般铁路高。
考虑噪声的影响,津滨轻轨全线桥梁主要采用了混凝土圬工结构,部分桥梁由于长钢轨作用力的作用使制动桥墩尺寸过大,和其他桥墩尺寸有较大差别,影响了美观效果。经过收集资料并分析研究,决定采取措施让非制动墩分担部分水平力,使得桥墩更加轻巧, 尺寸统一,外形美观。津滨地区软土分布广泛,基础的工后沉降不仅量大,而且沉降发展期较长; 另外,津滨轻轨广泛采用预应力混凝土梁,将不可避免地产生不容忽视的徐变变形。因此,需要对工后沉降、预应力混凝土梁的徐变上拱严格控制。设计要求轨下承轨台在梁部施工半年之后方可浇筑,以使徐变变形大部分完成,桥墩不均匀沉降小于1 cm , 梁部徐变上拱也小于1 cm ; 并安排观测试验,试验成果用于指导设计和施工。
我国目前在建的城市轻轨的技术要求都较高,以后规划要建轻轨的城市标准也不可能太低,津滨轻轨桥梁的设计可为以后的城市轻轨桥梁设计提供经验参考。
3 桥梁设计孔跨式样繁多
轻轨铁路穿行于城区,由于城市道路纵横交错,地下各种管网密织,造成轻轨线路的控制点很多。为跨越这些控制点,势必引起非常规孔跨繁多,基础设计也因条件限制很难采用统一标准,这样就造成桥梁不能很好地实现标准化设计,设计工作量自然就加大许多。
津滨轻轨全线梁跨式样共有97 种,其中为跨城市主干道、高等级公路、铁路以及特殊地段而设的特殊梁型有19 种,包括连续刚构、钢混结合梁、异形梁等;一般地段有78 种,包括有碴桥面双线桥、无碴桥面双线桥、无碴桥面单线桥,全线桥墩设计时尺寸尽量统一。即使这样,桥墩样式依然很多,其中包括框架墩、异形墩等。
4 桥梁设计要求对施工考虑更加周全
城市轻轨为了减少对地面道路的干扰,减少占地,一般多采用高架结构,桥梁所占比重很大,桥梁的施工也成为一个更加值得注意的问题。城市轻轨桥梁的施工,一般场地有限,运输通道不畅,要求施工作业时间短,对正常的城市生活干扰小。通过总结津滨轻轨的经验,能为以后的城市轻轨的建设找出更合理的施工方法。津滨轻轨设计时,对施工方法作了充分的考虑,根据本线特点采用合理施工方法。为了躲避地下管网, 减少改移工程,减少对既有路面破坏,多处基础进行了非标准设计,采用了异形基础;在少数地段采用了框架墩,同时对梁部施工方案进行了深入研究。
(1) 架桥机架梁
架桥机架梁适用于预制梁的架设,主要优点是架梁速度快,利用已建好的路基和桥梁作为运梁通道,不需要单独的施工场地。由于津滨轻轨采用承轨台支承轨道的方式,桥面上有大量的预埋钢筋,加上其他附属设施的预埋件,导致架桥机在桥面上行走非常困难;另外,全线施工分12 个标段,控制工点多,导致架梁区段短,不能发挥架桥机的优势;同时,因本线梁型繁多,不适合标准化预制,所以津滨轻轨没有采用架桥机架设。
(2) 汽车吊装架梁
汽车吊装架梁适用于预制梁的架设,主要优点是架梁速度快,设备简单,但需要有运梁通道,受起重能力限制,梁不能太重。津滨轻轨两端穿行于城区,没有建制梁厂的条件,也没有合适的运梁通道,区间有条件汽车吊装架梁,也有条件满堂灌筑施工,而后者更经济。本线对美观要求较高,双线整体箱梁是首要选择, 箱梁较重,每孔双线梁重约2 000 kN , 不适合汽车吊装架设;另外,本线梁型繁多,不适合标准化预制。
(3) 满堂支架现浇施工
津滨轻轨梁部施工主要采用了满堂支架现浇施工,虽然采用这种施工方法施工周期长、占用施工场地时间长,但项目自身特点决定了采用此种施工方法最为适宜。混凝土连续梁适合满堂支架现浇施工,加上它有行车条件好、结构本身经济合理、有较好的美观效果而被本线采用。对于多联预应力混凝土连续梁,考虑预应力束张拉和锚固,还专门设计A 、B 、AB 型梁。但在跨越主要的城市干道、公路、铁路时不能采用满堂支架现浇施工。在跨越津塘公路、新港四号路采用了大跨度连续刚构,用架空模架施工;在跨越京山铁路和河北路采用了大跨度简支钢混结合梁,用纵向拖拉法施工。津滨轻轨沿线的道路、建筑和空中网线距线路很近,设计时针对这些情况都做了相应的施工防护设施。
原作者：李洪志
