廣州市軌道交通四號線高架橋跨梁型選擇

廣州市軌道交通四號線高架橋跨梁型選擇

第四條軌道是廣州市軌道交通的第四條線路。由于高架橋的特點(diǎn)，載荷大，橋面窄，完整性要求高，施工周期長，景觀要求高，橋梁和截面的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較重要。在選擇和安裝高架道路時，它還與高架道路的運(yùn)營安全、經(jīng)濟(jì)效率、景觀效果以及衰減和降噪之間的聯(lián)系密切相關(guān)。在選擇高架道路連接時，也存在高架道路的應(yīng)用前景。一般來說，梁型選擇要求做到美觀、平整和色差均勻，采用節(jié)段拼裝梁由于是在預(yù)制場采用特制模板及工藝預(yù)制，故一般都能達(dá)到上述要求?？紤]到高架橋的跨徑、梁高、高跨比的選擇對其經(jīng)濟(jì)性和外觀影響較大，故從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度對該線高架橋跨徑和梁型進(jìn)行比選，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)美觀的效果。1采用跨徑比選擇1.1下部結(jié)構(gòu)設(shè)計分析常規(guī)公路橋梁經(jīng)濟(jì)跨徑一般為18～20m，而軌道交通橋梁的經(jīng)濟(jì)跨徑應(yīng)在一個什么范圍，我們根據(jù)軌道交通橋梁的荷載和設(shè)計要求等特點(diǎn)，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行分析。由于軌道交通橋梁采用無縫線路設(shè)計，比常規(guī)公路橋面窄，二期恒載大，墩柱抗推剛度要求比公路橋梁高得多，軌道交通橋梁在溫度作用下長鋼軌允許附加拉應(yīng)力為81MPa，壓應(yīng)力為61MPa，因此《地鐵設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，30m跨簡支梁橋墩縱向線剛度為320kNcm，按此要求則需采用4根樁基礎(chǔ)，因此下部結(jié)構(gòu)工程量要比公路橋梁大得多。對30m同樣跨徑的軌道交通橋梁和公路橋梁下部結(jié)構(gòu)工程量及造價進(jìn)行比較，具體計算如下：樁基面積dmm軌道交通橋墩樁基需設(shè)4根f1.5m樁基，外加1個7.5m×6.7m×2.5m承臺，按樁長30m計，一個基礎(chǔ)需圬工量為337.6m3（樁基212.1m3，承臺125.6m3）；而同樣一座9.5m寬的公路橋，采用單樁單柱，樁長按30m計算，圬工量則為76.3m3，即軌道交通高架橋墩樁基數(shù)量相當(dāng)于公路高架橋的約4.4倍。下部結(jié)構(gòu)、公路橋梁橋墩墩身以墩高15m計，軌道交通高架橋墩（9.5m寬）圬工量76.8m3，公路橋墩圬工量26.51m3，兩者相差近3倍。如按上述工程量，采用相同的配筋率和單價計算，則地鐵橋梁下部結(jié)構(gòu)綜合單價為1922元m2，而公路橋梁則為594.6元m2。經(jīng)以上分析可知，軌道交通橋梁下部結(jié)構(gòu)造價比公路橋梁下部結(jié)構(gòu)要高得多，相應(yīng)地其造價占整座橋梁造價的比重也比公路橋梁高得多，故軌道交通橋梁經(jīng)濟(jì)跨徑應(yīng)比公路橋梁長，以降低其下部結(jié)構(gòu)造價比例，尤其在地質(zhì)條件較差時，軌道交通橋梁跨徑不宜過小。一般認(rèn)為軌道交通橋梁經(jīng)濟(jì)跨徑為30～45m，結(jié)合四號線地質(zhì)條件差的具體情況，我們選定30m、40m跨徑兩方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析比選。1.2按工程費(fèi)用指標(biāo)計算工程費(fèi)用經(jīng)計算，30m、40m跨徑梁部主要材料用量比較見表1，上部及下部結(jié)構(gòu)工程量按同樣單價水平計算其工程費(fèi)用指標(biāo)，以及占整個工程費(fèi)用的比例，見表2。從此可以看出，30m跨橋梁工程費(fèi)用指標(biāo)較40m跨橋梁降低664元m2，節(jié)省14.56%，故其經(jīng)濟(jì)性更好。1.3橋梁跨徑分析高架橋梁對人們視覺最直接的一個影響因素就是橋墩的間距，不同跨度的橋梁對視線遮擋和視覺效果的影響程度是不同的，因此有必要對不同跨度條件下的視覺通透受影響程度進(jìn)行比較和分析，以便對跨度選擇進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)人站在不同距離以外觀察橋梁時，不同跨度的橋墩在視野中出現(xiàn)的連續(xù)程度，橋墩重復(fù)次數(shù)越多，人對于橋梁連續(xù)性的感知度越高，橋梁對視線的遮擋效果就越強(qiáng)烈，視線通透度就越低，因此橋梁跨度越大，對提高視線通透程度就越有幫助。由于四號線廣州新城段線位與京珠高速公路西側(cè)并行，要求軌面高程與京珠高速公路路面高程接近，橋墩高度較?。?～8m），而京珠高速公路大部分為路堤，從橋梁高跨比例的景觀要求出發(fā)，橋梁跨徑30m布置較為合適。從以上經(jīng)濟(jì)、景觀兩方面可以看出四號線橋梁宜采用30m跨徑作為標(biāo)準(zhǔn)跨度。2內(nèi)模的內(nèi)模設(shè)計在選定30m橋梁跨經(jīng)的基礎(chǔ)上，對梁高也進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，經(jīng)分析選取1.6,1.7,1.8m三種梁高進(jìn)行材料用量和經(jīng)濟(jì)比較，其結(jié)果見表3～4，可以看出，梁體越高，材料用量越大，造價就越高，從經(jīng)濟(jì)角度考慮應(yīng)選則1.6m梁高。但對于混凝土箱梁而言，操作性的問題是不容忽視的，梁高決定了內(nèi)模的可操作程度，當(dāng)梁體較高時，制作可操作性好；梁體較低時，制作可操作性降低；當(dāng)梁體過低時，可操作性將變得很差甚至無法制作。根據(jù)以往經(jīng)驗，當(dāng)梁高為1.6m時，內(nèi)模制作已變得較困難，梁高1.7m時其難度有所降低而較可