1、1宁天城际轨道交通一期工程区间桥梁总体设计方案简述摘要：宁天城际轨道交通一期工程 32.7km 的高架桥梁，土建建设工期仅 14 个月，选择合理的桥梁设计方案至关重要。根据工程及周边实际情况，本文对全线桥梁总体梁型、墩形、施工工法、桥面系等方案进行了重点研究介绍。 关键词：宁天城际；轨道桥梁；技术标准；设计原则；桥面系 Abstract: The elevated bridge Ning days project of intercity rail transit 32.7km, civil construction period of only 14 months, it is very i
2、mportant to choose reasonable scheme of bridge design. According to the engineering and surrounding the actual situation, the bridge across the board overall beam type, mound, construction method, deck-based program focuses on the introduction. Key words: ningtian intercity; railway bridge; technica
3、l standards; design principles; bridge deck system U442.5+9 根据南京城市轨道交通线网规划 ，南京城市轨道交通远景线网由14 条城市轨道交通线路和 8 条都市圈轨道交通线路组成，线网总规模约2775km。宁天城际一期工程南起浦口区大桥北路站，北至六合区金牛湖站，全长约 45.2 km。全线共设 17 座车站，其中 6 座地下站，11 座高架站，地下线约 11km，高架线约 32.7km，路基段约 0.5km，过渡段约 1km。 由于全线高架段较长，占到线路总长的 72%，因此选择合理的桥梁方案在造价、工期等方面都至关重要。 1 区间桥梁
4、工程概况 1）高架线特点 全线高架段共分三段，分布在规划江北大道路中隔离带和路侧绿化带、规划金江大道的路中隔离带敷设，沿线跨越 42 个路口、9 条河流和铁路 2 条。 2）自然地理状况 线路沿线地形有一定起伏，地貌类型较为复杂，大致可划分为构造剥蚀低山丘陵、侵蚀堆积岗地、长江漫滩平原及河流冲积谷地等几种地貌类型。沿线路走向的浅部土层工程地质变化较大,表层为松散的杂填土,以下依次为粘土、素填土、粉质粘土、粉土、卵砾石及风化程度不一的砂质泥岩等。基岩埋深由南向北逐渐较深,为 940 m 不等。主要持力层的强风化及中风化砂质泥岩承载力为 4001 500 kPa 。线路所在地区的地震强度为 7 度
5、。 南京地区气候带属北亚热湿润气候,四季分明,年平均气温 15. 3 ,最热日平均气温 27. 3 ,最高气温达 43 ,最冷日平均气温 1. 8 ,最低气温达- 9. 3 。 3）与道路的关系 3高架区间与现状道路关系有路中与路侧两种，控制方案选择的主要为路中段，尤其是在现状江北大道路中敷设的段落。江北大道目前为双向 6 车道的城市主干道，近期改造成双向 10 车道（6 快 4 慢）的城市快速路，工期与宁天城际基本同步。 宁天城际路中段与道路位置关系 2 主要技术标准 (1) 线路类别 城际轨道交通; (2) 正线数目 双线; (3) 最小曲线半径 区间正线:一般 650 m ,困难条件 3
6、00 m;车场线及辅助线:200 m; (4) 最大坡度 区间正线 30 ,辅助线 40 ; (5) 轨距 1 435 mm ,采用 60kg/ m 钢轨、无缝线路、无碴轨道(地面线路部分为有碴轨道) ; (6) 电动车组选用 B 型 4 轴电动车组, 轴重14 t ; (7) 编组初期、近期、远期列车编组均为 6 辆; (8) 牵引种类电力; (9) 线网电压 DC1 500 V、架空接触网供电; (10) 线路设计列车最高运行速度为 100km/h，高架和路基区间有条件地段预留运行速度 120km/h 的线路条件。 43 桥梁设计总体指导原则 (1) 桥梁设计必须符合安全、适用、经济、美观
7、的原则,并尽可能采用成熟、先进技术。 (2) 全线桥梁设计要力求统一风格、统一设计、统一材料。 (3) 由于全线常规标准跨占桥梁工程投资的 70 %以上,因此要充分做好常规梁跨的设计比选和优化工作。 (4) 高架桥梁梁式、墩型的选择要遵循结构受力合理、外形美观、梁墩配合协调、与周围环境和谐的原则。 (5) 桥梁结构应构造简单、力求标准化、系列化、并尽量减少结构类型,便于设计、施工和养护维修。 (6) 桥梁上部结构应尽量采用预应力混凝土结构,结构要有足够的强度、刚度和稳定性,作为永久性建筑物,要有良好的耐久性。 (7) 桥梁跨径应根据城市的景观、经济、方便施工等因素进行优化比选,一般区间采用经济
8、跨径 2030m 为宜,特殊地段根据实际情况确定。(8) 高架桥梁设计要研究确定合理的桥面结构布置形式,满足各相关专业要求。 (9) 桥梁设计应满足限界、抗震、防迷流、环保、施工工艺等方面的要求。 (10) 桥梁结构设计应结合桥跨结构、轨道结构类型、支座布置等综合考虑梁轨相互作用力的影响,并根据受力特点进行合理的荷载组合。 4 桥梁方案 51）标准跨径 桥梁孔跨标准跨径的选择应根据结构要求、城市景观、施工技术和美学等条件来综合考虑。鉴于高架结构平均高度为 10 m 左右,因此跨度采用 2535 m 为宜。经比较,最后选择标准跨度为 30 m。另外，也方便与并行的新建城市道路高架桥孔跨协调一致。
9、 2）结构体系 本线高架线路较长，大部分路段沿道路布置，运输条件较好，高架站间距较大，标准段适合采用预制架设，故结构体系推荐采用简支体系，只在小半径曲线段及特殊节点处采用连续梁或其他结构体系。 3）梁型 综合考虑宁天城际与周边道路的关系、周边环境以及方便可行的施工方法，特对双箱单室箱梁、单箱单室箱梁两种梁形进行比选。 （1）双箱单室箱梁 优点：受力清晰，施工工艺成熟，经济性能较好。采用分片预制，对吊装设备起吊能力要求低，可以采用小型架桥机桥上运架，也可采用桥下运输、整孔吊装的架设方法，运架方式灵活。 缺点：施工中桥梁架设完毕后，须部分现浇桥面板。 （2）单箱单室箱梁 6优点：结构整体性好，经济
10、性佳；适应性好，可方便的用于区间曲线、渡线段；采用预制架设时，减少了二次现浇等工序。 缺点：梁体自重较大，吊装重约 400 吨，运架方式选择余地小，须桥上实施运架。 （3）景观效果的比较 梁型景观效果比较表 （4）梁截面综合比较 梁型截面综合比较表 双箱单室箱梁相比单箱单室箱梁运架梁方式较为灵活，受车站及节点桥施工干扰小，对运架设备要求低，故本标段推荐采用双箱单室箱梁。4）墩型 结合南京市近几年城市桥梁建设的发展趋势及江北大道的桥梁方案，再考虑墩梁的协调匹配，本次设计构思以下三种桥墩方案。 方案一：T 形墩，样式古朴，形似中国的传统服饰“汉服” ，与六朝古都极为相称，简约现代的小箱梁与优雅古典
11、的 T 型墩完美组合，走在桥下给人以穿越时空之感，为高速发展的现代化大都市增添一丝古城韵味，并借青奥会向世界展示南京的古都文化底蕴与开放包容。本方案造7型简洁，受力明确，整体景观效果好。 方案一效果图 方案二：桥墩外形采用花瓶形状，采用流线线条，加上正面刻槽勾画，简洁之中赋予韵律，其正向视觉冲击力强；墩身在不同墩高时，可通过直线段变化来适应。桥墩施工时可一次成模，且不同墩高其模具相同，在工期、经济上具有优势。方案效果图如图所示： 方案二效果图 方案三效果图 方案三：外形同样采用流线线条，在满足受力的同时增加了桥梁下部结构的通透性，但是桥墩横向尺寸较大，尤其在路中绿化带中设墩时，需要的绿化带宽度
12、较大，一般的绿化带难易适用。 以上各种墩型比选结论见下表： 墩型比选表 综合以上比较，方案一墩型与上部结构匹配最为协调，景观效果最好，故将方案一墩型作为推荐方案。 5）施工方案 施工方法的选用应因地制宜，视高架桥梁总长，桥梁结构的跨度、8孔数、截面形式和尺寸，地形、气候、运输条件，设备能力、设备的周转使用，车站、结点桥的位置与数量等综合条件来选择。目前国内外轨道交通标准梁施工方法主要有整孔预制汽车吊吊装、整孔预制架桥机运架梁和现场浇筑等几种方式，各施工方法特点简述如下。 （1）现浇工法 现浇施工方法是国内轨道交通普遍采用的一种施工方法。现浇梁在南京轨道交通施工中有大范围应用，设计、施工技术成熟
13、，造价普遍较低，施工组织灵活。其缺点桥梁的内部质量和外观与预制梁相比有一定的差距，容易出现全线桥梁质量参差不一，外观相差较大的现象，对周边环境影响较大。 （2）标准梁整孔运架施工方法 整孔运架方案节约沿线施工场地和时间的特点适合于本线大部分段落位于道路路中绿化带的特点，减小了对占用既有道路的面积和时间要求。线上运梁的特点，施工时不会对交叉道路的交通产生影响，但该方案容易受车站结构及节点桥梁施工进度控，且运梁车则无法过岛式站，需分段运架梁。 （3）整孔预制，汽车吊装 整孔预制，汽车吊装方法也是线下运输的运架梁施工方法之一。该方案不受车站，大跨节点桥的施工进度影响，汽车吊更加方便灵活。适应线路线形
14、变化能力强。但由于是整孔线下运输，梁重、尺寸较大，对运梁道路的线形，承载能力要求较高。而且运梁车走行速度缓慢，对城市交通影响较大。 9架桥机架设 梁上运梁 本工程虽然线路较长，但线位周边有多处空地可用于建设梁场，合理的梁场布置将有效的减少运输距离，而且结合江北大道改造工程实施，可占用预改造的车道作为施工便道，该工法线下运输的困难可得到有效解决，同时该工法方便灵活，架设速度快的特点得到有效的发挥。 综上，统筹考虑工程投资，工程进度的需要，结合规划道路改造要求，周边规划用地的特点，推荐全线采用整孔运架和汽车吊装结合的方案，仅在大跨特殊结点桥采用现浇方案。 5 桥面系专题 为保证系统安全高效运营，合
15、理控制土建投资，桥面系布置采用桥宽随接触网立柱变化方案。 此方案在曲线半径 R400m 非接触网地段桥梁宽度为 8.8m，在曲线半径 R400m 的非接触网地段桥梁宽度为 9.0m，在接触网立柱地段桥宽10m。如下图所示： 一般直线段，无接触网支柱 一般直线段，有接触网支柱 10挡板：采用工厂加工轻质混凝土板，现场组装。 电缆：采用电缆支架+电缆槽，所有供电电缆和通信电缆均放在电缆支架上，信号电缆放置在电缆槽中。 接触网：接触网位于桥梁两侧桥面板上，位于挡板内侧，在接触网地段，电缆可从立柱内侧通过。 声屏障：声屏障与供电电缆共用一个预埋件和工字钢，声屏障安装在工字钢外侧翼缘内侧上，并用楔形块顶紧，电缆支架安装在工字钢内侧翼缘上。 6 结论 宁天城际轨道交通一期工程高架线路长，建设时间短，在反复比选综合考虑后选用了整孔预制双箱单室箱梁，整孔运架和汽车吊装结合的施工方案，配以外形古朴的“汉服型”桥墩，既保证了施工的便捷和高效性，又不失整体美观效果，为南京地区轨道交通桥梁往预制架设体系发展积累了新的建设经验和思路。 参考文献 中华人民共和国国家标准. 地铁设计规范 GB50157-2012S 宁天城际轨道交通一期工程可行性研究报告 何宗华 城市轻轨交通工程设计指南 中国建筑工业出版社说 铁路桥涵基本设计规范 中国铁道出版社
