延力強，陳繼太，林兆宗

（中國鐵路設計集團有限公司，天津 300308）

1 概述

云巴膠輪有軌電車（簡稱云巴”）是隨著新技術(shù)的發(fā)展而涌現(xiàn)出的新型軌道交通出行方式，是通過對傳統(tǒng)膠輪導軌系統(tǒng)進行小型化研發(fā)而產(chǎn)生的低運量軌道交通系統(tǒng)。列車最大長度為75 m，運輸能力為5 000～12 000 人次/h，路權(quán)型式為全封閉，敷設方式以高架為主，設計最高速度為60～80 km/h。

云巴車輛搭載無人駕駛系統(tǒng)、深度集成的綜合調(diào)度系統(tǒng)、人臉識別系統(tǒng)等高科技配置，具有建設成本低、建造周期短等諸多優(yōu)勢，可廣泛應用于大中城市主要交通線路、超大型城市交通加密線，為居民提供更智能、舒適、便捷的出行服務，助力城市公共交通系統(tǒng)升級。目前，國內(nèi)的云巴項目主要集中在深圳、重慶、天津、長沙、貴陽、西安等城市。文章將結(jié)合深圳市某云巴膠輪有軌電車項目，系統(tǒng)介紹云巴膠輪有軌電車橋梁設計要點及創(chuàng)新。

2 工程概況

深圳市某云巴膠輪有軌電車項目線路全長8.8 km，采用高架敷設方式，設站11座，其中換乘站3座；最大站間距1.35 km，最小站間距0.45 km，平均站間距0.81 km，橋梁占比95%，平面示意圖見圖1。

圖1 云巴膠輪有軌電車線路平面圖

2.1 自然條件

（1）地形與地貌。深圳市位于廣東省中南部沿海珠江三角洲平原。全境地勢東南高，西北低。大片區(qū)域地形以低山丘陵為主，間以平緩的臺地，西部為濱海平原。

（2）氣候條件。深圳市氣候類型屬亞熱帶季風氣候，熱量豐富，日照時間長，雨量充沛。年平均氣溫22.5℃，月平均氣溫1月最低，為14.9℃，7月最高，為28.3℃。年平均風速2.6 m/s，極端條件下最大風速40 m/s。

（3）工程地質(zhì)。沿線表層為第四系覆蓋層，主要分布有素填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、中砂、粗砂、礫砂、圓礫土卵石土?；鶐r主要為花崗巖、砂巖、粉砂質(zhì)頁巖等。

2.2 建設條件

該項目分別跨越坪山河、赤坳河。線路主要沿坪山區(qū)路中敷設，路網(wǎng)密集，與龍坪路、丹梓西路、坪山大道、蘭竹路、東縱路等市政道路交叉約35處。

跨越的城市軌道交通線路主要有深圳市軌道交通14號、16號、21號線。

與線路交叉的市政管線種類較多，主要有給（排）水管道、燃氣管道、電力管線等。

2.3 主要技術(shù)標準

（1）線路等級：云巴交通系統(tǒng)。

（2）列車最高行駛速度：80 km/h。

（3）列車編組：比亞迪4輛編組。

（4）線路標準：雙線，標準線間距為3.2 m，平面最小曲線半徑30 m，最大坡度80‰。

（5）抗震設防烈度：Ⅶ度，動峰值加速度0.1g。

（6）設計使用年限：橋梁主體結(jié)構(gòu)為100 年，鋼結(jié)構(gòu)防腐體系為15 年。

（7）車輛設計荷載：超載軸重70 kN，車輛設計荷載見圖2，圖中P代表車輛軸重。

圖2 云巴車輛設計荷載圖示（單位：kN）

3 常規(guī)軌道梁設計

云巴橋梁及軌道合二為一，車輛采用內(nèi)嵌式走行模式，走行輪位于導軌梁兩側(cè)窄箱梁頂面，導向輪位于箱梁內(nèi)側(cè)，箱梁頂板向內(nèi)側(cè)伸出130 mm，可阻擋導向輪，防止列車傾覆。在2個窄箱之間橫梁上敷設鋼網(wǎng)片作為疏散通道。走行輪、導向輪與軌道梁相對關系見圖3。

圖3 轉(zhuǎn)向架與軌道梁相對關系圖

常規(guī)軌道梁從材料方面考慮，可采用鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)體系方面考慮，則可選擇簡支梁體系和連續(xù)剛構(gòu)體系。選擇合理的材料和結(jié)構(gòu)體系，有利于縮減施工工期，降低施工難度、造價，減小對環(huán)境的影響。2組標準梁材料與結(jié)構(gòu)體系具體對比結(jié)果見表1、表2。

表1 標準梁材料比選

表2 標準梁結(jié)構(gòu)體系比選

3.1 標準梁材料比選

由表1可知，鋼結(jié)構(gòu)橋梁重量輕，便于運輸?shù)跹b，現(xiàn)場施工步驟簡單，容易控制結(jié)構(gòu)精度，沿線橋墩較矮，且能降低運營期間的鋼梁維護難度。因此，推薦采用鋼結(jié)構(gòu)軌道梁。

3.2 標準梁結(jié)構(gòu)體系比選

從優(yōu)化結(jié)構(gòu)受力，增大跨徑，減少支座、伸縮縫工程量及維護工作等方面出發(fā)，該項目采用連續(xù)體系橋梁。又考慮到連續(xù)剛構(gòu)存在聯(lián)間墩景觀效果一般、梁體線形調(diào)整較難等問題，該項目最終采用連續(xù)梁方案。

3.3 墩型設計

橋墩應有足夠的強度和穩(wěn)定性。就設計目標而言，橋墩造型的設計應不但能避免荷載作用下的過大位移，還能使上、下部結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)一致，輕巧美觀，以和諧融入城市環(huán)境。橋墩類型通常有T形墩、Y形墩、花瓶墩等基本型式，墩柱主要有矩形，圓形等截面。各方案橋墩設計見圖4、圖5、圖6。

圖5 橋墩方案2

圖6 橋墩方案3

從結(jié)構(gòu)受力、景觀效果等角度考慮，結(jié)合深圳當?shù)靥厣?，該項目決定采用圖4所示的橋墩設計方案，即六面T型墩方案。

圖4 橋墩方案1

4 特殊大跨橋梁設計

4.1 大跨連續(xù)鋼梁

為跨越市政道路、高速公路、河流，采用主跨為40～60 m的三跨連續(xù)鋼梁，采用單箱單室截面，箱寬為1.7 m，箱梁上設置走行板及導向板?？缍萀在滿足40 m≤L＜60 m時，主跨為等高截面，邊跨沿縱向為線性變高截面；跨度L= 60 m時，梁高沿縱向按二次拋物線變化。梁體實景見圖7。

圖7 連續(xù)鋼梁橋?qū)嵕?/p>

鋼梁在梁廠分節(jié)段加工預制，運到橋位處進行吊裝拼裝，以減小對市政交通的影響，縮短施工周期。鋼梁的橋面即車輛的走行面，鋼梁的線型除滿足線路平面曲線、豎曲線、超高等要求，還應滿足預拱度要求。因此，鋼梁制造、現(xiàn)場安裝質(zhì)量要求較高。不同跨度連續(xù)鋼梁主要指標見表3。

表3 連續(xù)鋼梁主要指標

4.2 65 m 簡支獨肋拱橋

線路沿荔景南路跨越蘭竹西路，雙向六車道，路面寬47.5 m。結(jié)合橋梁景觀及受力行為，采用65 m簡支獨肋拱橋方案。

65 m拱橋采用縱橫梁、整體橋面板體系?？v梁梁高1.6 m，在縱梁端部局部加高至2.5 m；縱梁橫斷面為倒梯形，上部寬1.7 m，下部寬1.4 m，上方設鋼軌道梁，鋼軌道梁通過支座與主梁連接。全橋共設12道橫梁，兩端橫梁梁高1.7 m，寬4.4 m；中橫梁共10道，高0.5 m，寬2.0 m。橋面板采用整體橋面板，板厚0.25 m。

主梁現(xiàn)澆完成后，在梁上搭支架安裝鋼拱肋。拱肋采用獨拱（1片拱肋），布置于橫截面中心處。拱肋矢高7.9 m，矢跨比為1 : 8，采用二次拋物線。拱肋橫斷面采用圓端形鋼管混凝土截面，截面高度為1.2 m，寬度為0.8 m，由24 mm的鋼板卷制而成。拱橋?qū)嵕皥D見圖8。

圖865 m獨肋拱橋?qū)嵕皥D

4.3 98 m 簡支雙肋拱橋

線路沿行政一街延伸跨越規(guī)劃坪山大道，坪山大道雙向12車道，路面寬100 m，坪山大道地下敷設深圳市軌道交通14號線及城市綜合管廊，拱橋橋墩分別設置于坪山大道的側(cè)分隔帶處。綜合考慮橋梁景觀及受力行為，采用98 m簡支雙肋拱橋方案。

98 m拱橋橫橋向共設2道縱梁，橫向中心間距為9.8 m，采用橫梁和平聯(lián)聯(lián)結(jié)。單個縱梁采用單箱單室結(jié)構(gòu)，箱高1.8 m。在縱梁之間間隔8 m設置箱形橫梁，縱梁之間設交叉形平聯(lián)。

橫橋向設置相互平行的2個拱片，橫向間距為9.8 m。立面上每個拱片設上、下2道拱肋，上、下拱肋均采用箱形截面，高0.8 m，寬0.9 m，二次拋物線線形，上拱肋矢跨比為1 : 5，下拱肋矢跨比為1 : 5.6。

上拱肋每個吊桿的兩隔板之間設置吊桿錨箱，錨箱設在拱肋內(nèi)。吊桿間距為8 m。

拱肋沿順橋向設5道橫撐，橫撐桿間距16 m。下拱肋間均為一字橫撐，上拱肋除拱頂設一字撐外，另外4道為K形撐，對稱設置。拱橋?qū)嵕皥D見圖9。

圖998 m雙肋拱橋?qū)嵕皥D

5 結(jié)論

本文依托某云巴膠輪有軌電車項目，通過從標準梁材料、結(jié)構(gòu)體系、橋墩造型等方面進行比選，分別提出推薦的方案。為跨越城市主干路、高速公路、鐵路、河流等特殊工點，提出主跨為40～60 m的三跨連續(xù)鋼梁、65 m簡支獨肋拱橋、98 m簡支雙肋拱橋等多種橋梁方案。涉及的多種特殊橋梁方案在國內(nèi)均是首次嘗試，攻破多項技術(shù)難關，為云巴膠輪有軌電車項目在國內(nèi)的推廣鋪平道路。下階段將主要針對預應力混凝土梁的預制加工工法開展研究，研發(fā)出通用性預制模板，從而降低工程造價，為常規(guī)預應力混凝土軌道梁的大規(guī)模應用創(chuàng)造條件。