結合津濱輕軌淺談城市輕軌橋梁設計特點
摘 要:通過津濱輕軌橋梁設計,提出了城市輕軌橋梁設計的特點,介紹設計人員針對這些特點所做的大量工作,采用先進技術,使橋梁設計滿足了技術標準高、景觀效果好的要求,為城市軌道交通的橋梁設計提供有益的經驗。關鍵詞:津濱輕軌; 城市輕軌橋梁; 設計特點近年來,城市輕軌作為現(xiàn)代城市交通工具,已被越來越多的城市所接受,天津的津濱輕軌也于2000 年開始設計,2001 年破土動工,預計2003 年10 月建成通車。根據津濱輕軌的設計情況,重點介紹城市輕軌橋梁設計的一些特點。
1 橋梁設計更注重美學效果
“ 橋是跨越障礙的通道”。這是美國最權威的韋氏大詞典對橋梁一詞所下的最簡短的定義。遠古的人類為了狩獵、運輸、遷移就需要修建原始的橋梁;今天,橋梁已和人類的生活密切相關,橋梁不僅是交通系統(tǒng)的重要組成部分,而且常常是一種標志性建筑物。作為現(xiàn)代化城市,城市輕軌不僅僅是城市交通的基礎設施, 而且是城市品牌和城市特色的一部分。
在津濱輕軌設計中,對橋梁的美學效果較一般鐵路項目提出了更高的要求,給予了更多的關注。“修一條輕軌,建一條風景線”在津濱輕軌項目中得到較好的體現(xiàn)。津濱輕軌跨越津塘公路、新港四號路、京山鐵路、河北路,本著一個工點一個景觀的原則,展開了方案研究,其中既有簡潔明快的雙壁墩連續(xù)剛構方案,也有雄偉壯觀的獨塔斜拉橋方案,也有輕盈飄逸的網狀系桿拱方案,最后根據建設單位要求和專家論證意見主要采用了簡潔明快的連續(xù)剛構方案。此方案不僅使橋梁較好地與周圍環(huán)境融合,也遵循了實用、經濟、安全、方便施工的原則。跨京山鐵路、河北路等由于客觀條件限制,采用了鋼混結合梁,結構上無法體現(xiàn)出更多的美學效果,但在涂裝上考慮要體現(xiàn)出現(xiàn)代色彩。在一般區(qū)間強調結構簡潔,線條流暢,風格統(tǒng)一;橋梁的平面、立面、梁底輪廓都呈現(xiàn)柔和的曲線。橋墩做成輕巧的獨柱墩,墩帽的流線形與梁達到了完美的和諧。
我國對橋梁設計強調實用、經濟、美觀的原則與國外的“3E” 即功效(Efficiency) 、經濟(Economy) 和優(yōu)美(Elegance) 三要素是一致的。隨著城市向前發(fā)展,城市輕軌橋梁的美觀將顯得更為重要,這使得在今后的城市輕軌設計中應更加注重美學效果,最好有建筑師的參與,使城市的這道風景線更加靚麗。
2 橋梁設計的技術標準要求更高
隨著生活水平的提高,城市輕軌不僅僅是代步工具,人們對其舒適性也提出更高要求。目前,城市輕軌一般要求有較高速度、較好的線路條件、盡可能地減小對環(huán)境的干擾,所以大多數城市輕軌采用無縫線路,減少噪聲;采用無碴軌道,減少維修養(yǎng)護工作量。目前, 城市輕軌最高時速可達到120 km , 設計最高時速與線路長短、車站的配置、行車的安排有著密切的關系。設計最高時速的確定應根據綜合經濟比選的結果來定, 我國城市輕軌一般采用最高時速80～100 km 。由于城市輕軌有以上的技術要求,導致了橋梁設計的標準較一般鐵路高。
考慮噪聲的影響,津濱輕軌全線橋梁主要采用了混凝土圬工結構,部分橋梁由于長鋼軌作用力的作用使制動橋墩尺寸過大,和其他橋墩尺寸有較大差別,影響了美觀效果。經過收集資料并分析研究,決定采取措施讓非制動墩分擔部分水平力,使得橋墩更加輕巧, 尺寸統(tǒng)一,外形美觀。津濱地區(qū)軟土分布廣泛,基礎的工后沉降不僅量大,而且沉降發(fā)展期較長; 另外,津濱輕軌廣泛采用預應力混凝土梁,將不可避免地產生不容忽視的徐變變形。因此,需要對工后沉降、預應力混凝土梁的徐變上拱嚴格控制。設計要求軌下承軌臺在梁部施工半年之后方可澆筑,以使徐變變形大部分完成,橋墩不均勻沉降小于1 cm , 梁部徐變上拱也小于1 cm ; 并安排觀測試驗,試驗成果用于指導設計和施工。
我國目前在建的城市輕軌的技術要求都較高,以后規(guī)劃要建輕軌的城市標準也不可能太低,津濱輕軌橋梁的設計可為以后的城市輕軌橋梁設計提供經驗參考。
3 橋梁設計孔跨式樣繁多
輕軌鐵路穿行于城區(qū),由于城市道路縱橫交錯,地下各種管網密織,造成輕軌線路的控制點很多。為跨越這些控制點,勢必引起非常規(guī)孔跨繁多,基礎設計也因條件限制很難采用統(tǒng)一標準,這樣就造成橋梁不能很好地實現(xiàn)標準化設計,設計工作量自然就加大許多。
津濱輕軌全線梁跨式樣共有97 種,其中為跨城市主干道、高等級公路、鐵路以及特殊地段而設的特殊梁型有19 種,包括連續(xù)剛構、鋼混結合梁、異形梁等;一般地段有78 種,包括有碴橋面雙線橋、無碴橋面雙線橋、無碴橋面單線橋,全線橋墩設計時尺寸盡量統(tǒng)一。即使這樣,橋墩樣式依然很多,其中包括框架墩、異形墩等。
4 橋梁設計要求對施工考慮更加周全
城市輕軌為了減少對地面道路的干擾,減少占地,一般多采用高架結構,橋梁所占比重很大,橋梁的施工也成為一個更加值得注意的問題。城市輕軌橋梁的施工,一般場地有限,運輸通道不暢,要求施工作業(yè)時間短,對正常的城市生活干擾小。通過總結津濱輕軌的經驗,能為以后的城市輕軌的建設找出更合理的施工方法。津濱輕軌設計時,對施工方法作了充分的考慮,根據本線特點采用合理施工方法。為了躲避地下管網, 減少改移工程,減少對既有路面破壞,多處基礎進行了非標準設計,采用了異形基礎;在少數地段采用了框架墩,同時對梁部施工方案進行了深入研究。
(1) 架橋機架梁
架橋機架梁適用于預制梁的架設,主要優(yōu)點是架梁速度快,利用已建好的路基和橋梁作為運梁通道,不需要單獨的施工場地。由于津濱輕軌采用承軌臺支承軌道的方式,橋面上有大量的預埋鋼筋,加上其他附屬設施的預埋件,導致架橋機在橋面上行走非常困難;另外,全線施工分12 個標段,控制工點多,導致架梁區(qū)段短,不能發(fā)揮架橋機的優(yōu)勢;同時,因本線梁型繁多,不適合標準化預制,所以津濱輕軌沒有采用架橋機架設。
(2) 汽車吊裝架梁
汽車吊裝架梁適用于預制梁的架設,主要優(yōu)點是架梁速度快,設備簡單,但需要有運梁通道,受起重能力限制,梁不能太重。津濱輕軌兩端穿行于城區(qū),沒有建制梁廠的條件,也沒有合適的運梁通道,區(qū)間有條件汽車吊裝架梁,也有條件滿堂灌筑施工,而后者更經濟。本線對美觀要求較高,雙線整體箱梁是首要選擇, 箱梁較重,每孔雙線梁重約2 000 kN , 不適合汽車吊裝架設;另外,本線梁型繁多,不適合標準化預制。
(3) 滿堂支架現(xiàn)澆施工
津濱輕軌梁部施工主要采用了滿堂支架現(xiàn)澆施工,雖然采用這種施工方法施工周期長、占用施工場地時間長,但項目自身特點決定了采用此種施工方法最為適宜。混凝土連續(xù)梁適合滿堂支架現(xiàn)澆施工,加上它有行車條件好、結構本身經濟合理、有較好的美觀效果而被本線采用。對于多聯(lián)預應力混凝土連續(xù)梁,考慮預應力束張拉和錨固,還專門設計A 、B 、AB 型梁。但在跨越主要的城市干道、公路、鐵路時不能采用滿堂支架現(xiàn)澆施工。在跨越津塘公路、新港四號路采用了大跨度連續(xù)剛構,用架空模架施工;在跨越京山鐵路和河北路采用了大跨度簡支鋼混結合梁,用縱向拖拉法施工。津濱輕軌沿線的道路、建筑和空中網線距線路很近,設計時針對這些情況都做了相應的施工防護設施。
原作者：李洪志
