槽形梁在城市軌道交通工程中的應(yīng)用形式的論文

槽形梁在城市軌道交通工程中的應(yīng)用形式的論文摘要通過對槽形梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析,提出了槽形梁在城市軌道交通工程中應(yīng)用的幾種結(jié)構(gòu)形式,并對各種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞 槽形梁,高架軌道交通 ,結(jié)構(gòu)形式概述槽形梁是一種下承式橋梁 ,適用于鐵路橋、公路橋及城市高架橋 ,目前在國際上應(yīng)用較多。我國在鐵路和公路橋梁上也有此種工程實例。國外最早的預(yù)應(yīng)力混凝土槽形梁是英國1952年建造的羅什爾漢橋,此后,日本、西德、澳大利亞相繼在鐵路橋梁中應(yīng)用。在軌道交通工程中,法國的里爾建造了雙線跨度為50m的預(yù)應(yīng)力槽形梁;巴黎的13號線在塞納河上建造了跨度為85m、腹板為矩形、雙層底板的預(yù)應(yīng)力槽形梁;智利的圣地亞哥已建成雙線槽形梁,運(yùn)行多年情況良好。在日本,已把槽形梁的設(shè)計計算方法納入了日本國有鐵路建筑物設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中。日本和前蘇聯(lián)還做了槽形梁的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。我國學(xué)者對槽形梁的設(shè)計理論做了大量的研究 ,并且已經(jīng)應(yīng)用于工程實踐 ,運(yùn)行多年情況良好。在鐵路橋上 ,我國目前已建成 3座槽形梁橋。它們是位于北京鐵路樞紐雙橋編組站內(nèi)的為京秦線跨越京承線而設(shè)的二孔跨度為 24m的單線槽形梁、位于京承線雙懷段懷柔車站附近的為跨越京豐公路而設(shè)的一孔跨度為 20m的雙線槽形梁橋 ,以及位于浙贛復(fù)線江西弋陽葛水河的跨度為 25m+40m+25m 的單線鐵路連續(xù)槽形梁。槽形梁在軌道交通高架工程中的應(yīng)用形式在高架城市軌道交通線中為了節(jié)省系統(tǒng)總投資,就要求高架結(jié)構(gòu)有較小的建筑高度。早期,軌道交通高架結(jié)構(gòu)一般采用常見的城市高架橋或公路高架橋型式 ,建筑高度較大。槽形梁是適合于軌道交通高架結(jié)構(gòu)要求、具有較小建筑高度的結(jié)構(gòu)型式之一 ,而且槽形梁跨徑的變化只影響兩側(cè)主梁的梁高 ,基本上不影響槽形梁道床板面的建筑高度 ,便于軌道交通系統(tǒng)在線路縱斷面上作定線布置。2.1 國內(nèi)軌道交通高架工程中槽形梁的應(yīng)用現(xiàn)狀槽形梁在我國城市軌道交通領(lǐng)域尚無實際工程應(yīng)用 ,1999年廣州市地下鐵道設(shè)計研究院與法國索非圖公司合作設(shè)計的1∶

但近幾年也做了大量的研究工作。,并進(jìn)行了二孔單線槽形梁1足尺試驗;2001年由上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院負(fù)責(zé) ,與原上海鐵道大學(xué)、申通公司合作設(shè)計 ,并進(jìn)行了一孔雙線槽形梁的 1∶1足尺實驗;2002年我院在上海市軌道交通6號線設(shè)計招投標(biāo)及初步設(shè)計中采用了槽形梁結(jié)構(gòu) ,并對槽形梁理論做了進(jìn)一步研究 ,初步設(shè)計已通過專家評審 ,現(xiàn)正在施工圖設(shè)計階段。這標(biāo)志著槽形梁在城市軌道交通工程中的應(yīng)用已成現(xiàn)實。2.2 在軌道交通中應(yīng)用槽形梁的優(yōu)點(diǎn)(1)建筑高度低:直接行駛車輛的槽形梁道床板厚度 (即建筑高度)一般為 0.35～0.50m,

較一般的軌道箱梁或

t形梁降低約

1.5m(以

30m

跨為例

)

。在軌道交通中應(yīng)用槽形梁

,對降低車站及區(qū)間建筑高度效果顯著。降噪效果好:軌道交通車輛行駛于槽形梁時,其輪軌走行系統(tǒng)噪聲受到兩側(cè)主梁上翼緣及腹板的阻隔 ,在一定程度上減少了車輛噪聲對周圍環(huán)境的影響。相對箱形梁 ,槽形梁無箱體共鳴噪聲。(3)斷面空間利用率高 :結(jié)構(gòu)受力需要的主梁上翼緣可兼做檢修及旅客緊急疏散通道在車站內(nèi)部可以作為站臺寬度使用 ,下部空間可布置通信、信號、電力電纜等管線。(4)行車安全:兩側(cè)主梁可防止脫軌車輛傾覆下落 ,給行車安全提供了可靠的保證。

,外觀美觀、視覺效果好:槽形梁不但本身梁體外型優(yōu)美,而且主梁上翼緣和腹板遮擋了外觀較差的橋面系及車輛走行系統(tǒng) ,只露出整潔、美觀的上部車體 ;若采用三軌供電系統(tǒng)則景觀效果更佳。由上可知 ,槽形梁是適合于軌道交通的一種優(yōu)秀、新型的橋梁結(jié)構(gòu)型式。2.3 槽形梁在高架區(qū)間的應(yīng)用

,雙線分離式(單線)預(yù)應(yīng)力混凝土槽形梁分離式預(yù)應(yīng)力混凝土槽形梁,每線設(shè)置1個“u形”槽,兩主梁分離,如圖1。圖1雙線分離式槽形梁橫斷面圖分離式預(yù)應(yīng)力混凝土槽形梁具有以下特點(diǎn):①采用分離式主梁可以降低主梁高度,減小道床板的厚度,結(jié)構(gòu)體量可以做得較輕巧。②分離式主梁可適應(yīng)島式車站線路分離的要求,保證站內(nèi)橋梁與站外橋梁協(xié)調(diào)一致。③采用分離式的兩個槽形梁,道床板的寬跨比較小,剪力滯后效應(yīng)小,道床板可全截面參與主梁受力,提高了截面的利用率。④分離式的兩個槽形梁其道床板的計算跨度小,道床板的受力較小。⑤采用分離式的兩個槽形梁,兩主梁的受力明確,避免了單線加載時的偏載效應(yīng)。⑥采用分離式的兩個槽形梁,線間距須加寬,橋面寬,高架橋整體體量大。⑦分離式的兩個槽形梁無法進(jìn)行交叉、渡線區(qū)域的橋梁設(shè)計。⑧采用分離式的兩個槽形梁,線間距加寬,平面線型要設(shè)置從地下線向高架線的過渡,平面線型較復(fù)雜。新技術(shù)應(yīng)用雙線整體式預(yù)應(yīng)力混凝土槽形梁雙線預(yù)應(yīng)力混凝土槽形梁,兩線設(shè)置1個“u”形槽,兩片主梁分置在線路兩側(cè),如圖2。圖2雙線槽形梁橫斷面圖雙線預(yù)應(yīng)力混凝土槽形梁具有以下特點(diǎn):①線間距不變化,平面線型簡單。②線間距可設(shè)置為最小值,橋面寬度減小,高架橋整體體量小,并能有效降低工程造價。③可滿足交叉、渡線區(qū)域的橋梁設(shè)計,使全線梁型一致。④雙線槽形梁其道床板的計算跨度大,道床板受力及厚度較大。⑤主梁橫向間距較大,橫向抗扭剛度較差。⑥單線行車時對主梁有偏載效應(yīng),主梁受力復(fù)雜。2.4槽形梁在高架車站的應(yīng)用高架車站站臺形式一般為側(cè)式站臺或島式站臺,槽形梁是最適用于高架車站的橋梁結(jié)構(gòu)。由于其建筑高度低,可有效地降低車站的線路高程,減小站臺的提升高度,方便旅客出行,降低車站造價,并可改善線路縱斷面。(1)側(cè)式站臺槽形梁結(jié)構(gòu)形式槽形梁兩側(cè)主梁位于站臺范圍,主梁上翼緣可作為站臺功能使用。視站臺寬度,主梁斷面可采用t形或箱形結(jié)構(gòu)形式,如圖3。采用此結(jié)構(gòu)形式具有以下特點(diǎn):①槽形梁主梁斷面的增大 ,提高了槽形梁的承載能力 ,增強(qiáng)了槽形梁的橫向抗扭剛度。②斷面利用率高,槽形梁主梁下部空腔部分可作為車站通信、信號、電力電纜通道。③建筑高度改善明顯。不另外設(shè)置站臺梁,橋墩也就可以不設(shè)置用于支承站臺梁的橫梁。因此,建筑高度僅為槽形梁道床板厚度。④槽形梁主梁兼作站臺使用 ,取消了站臺梁,有望降低車站的工程造價。圖3 側(cè)式站臺