浅谈轨道交通高架桥梁设计特点

浅谈轨道交通高架桥梁设计特点
随着我国城市轨道交通技术的迅速发展，到处都能看到交通高架桥梁的设计以及大规模的普及和应用。

本文主要对于我国的交通桥梁设计进行比较以及简单的分析和介绍，同时对于我国道路交通桥梁以及干线铁路桥梁进行系统的分析，并对桥架的刚度以及变形限制和计算理论等一些比较重要的设计因素以及我国的一些新规、条文进行简单的讨论。

标签：城市轨道交通，高架桥；桥梁的设计；设计规范
我国的城市轨道交通大部分都是采用的高架桥的方式进行建造，之所以采用这样的方式进行建造，其中最为重要的因素在于其经济的效益，整体建造的成本比较低，而且最为重要的是高架桥的设计因素和我国其余的公路桥梁以及干线铁路相比较，其设计的因素包含设计载荷、设计的标准、设计的参数等有非常大的区分。

而且我国对于城市轨道交通设计有自己的设计标准，有专门的针对于高架桥结构制定了自己的行业的设计标准。

可以说其对于我国的城市轨道交通而言是一个非常大的进步。

一、城市轨道交通高架桥梁设计载荷的特点
（一）列车载荷
在我国进行高架桥的设计是根据实际的车辆穿梭过去的需求进行设计的，这也是我国在高架桥梁设计的一个非常重要的特色，因为在实际通车的过程中，不同车辆的轴承、轴距以及轴数都是不一样的，所以对于桥梁的压力也会不一样的。

具体的设计如图1所示：
在整个城市铁路的高架桥设计当中，其中干线当中的高架桥在计算载荷的时候要比城市铁路计算高架桥的载荷要复杂很多，其中的原理最为主要的是考虑其混跑的客车，因此在计算载荷的时候不能统一对待。

在公路上很多车的前后车距非常的大，而且随机性非常的强，但是其中的轴以及轴距都是比较有规律的排列，因对于公路的作用力也是具有规律的。

但是在干线的当中列车在进出桥梁的过程中，桥梁的本身会发生比较明显的弯矩。

在不考虑具体的车辆因为震动而产生的惯性作用力，这样对于桥梁产生比较明显性的周期载荷。

桥梁的刚度比较的低，而在干线上行驶的车辆速度比较高的时候，桥梁本身会发生比较明显的变化。

有日本的学者对于此种现象进行了比较深入的研究以及分析，提出了如下的公式：
在这个公式当中，Lv为车辆的本身的长度，f为车辆本身的频率，V为车速，n为正整数，其中N值越低表示的共振的频率越剧烈。

具体的如图2所示
如图我们可以比较清楚的知道，轨道交通列车在制动的时候减速比较快，而且加速度的值比较大[1]。

（二）轨道和桥梁互相作用的载荷
在城市轨道交通车辆运行的过程中，实际产生桥梁弯曲的载荷中一个比较重要的就是轨道和桥梁互相作用的载荷，这种互相作用力产生的载荷会对于桥梁本身产生一种伸缩力或是断轨力。

而这种力主要是因为温度的变化而引起钢轨的位移。

在此过程中受到桥梁的约束而产生纵向力。

在轨道当中桥梁的作用力主要是由于常轨本身的构造而形成的，关于纵向力的计算，在此之前我国并没有非常做出十分精确的研究成果。

因此对于这方面的准确计算还需要加大研究的力度。

二、轨道交通高架桥梁的刚度和变形限值要求
（一）刚度问题
而在我国整体的桥梁设计过程中，桥梁的刚度是非常重要的一个参数。

其中桥梁刚度的大小跟车辆的动力有着非常重要的联系。

在我国桥梁设计的行业规则当中，轨道交通桥梁高架桥的刚度比值比起道路以及桥梁来说非常的严格。

不但如此对于不同交通钢筋混凝土的梁跨有一定的比值。

其中比较小的梁跨比属于公路，而梁跨比最大的属于干线的铁路。

这也为我们后面的设计提供一定的思路。

（二）混凝土梁的徐变上拱问题
在城市轨道交通中，一般而言轨道交通的桥架采用的是常规的构造形式，简单地说就是其梁在进行变形的时候直接影响其钢轨的变形。

虽然轨道的构件对于其轨面具有一定的调节能力，但是实际上梁部的上拱是具有一定的限度，弯曲过大容易使其梁变得非常容易折断。

因此实际上进行徐变的大小分析是一种非常复杂的过程。

它考虑的因素非常多，有外部的环境因素、施工过程当中的因素以及混凝土材料等，因此想比较准确的计算出拱度是非常困难的。

而根据以往的经验要控制徐变上拱，主要要控制其梁的竖向高度，只有这样才能避免因为实际刚度的不强引发其断裂的现象，后续的施工对于这块一定要比较合理的控制[2]。

（三）基础沉降问题
在进行桥面的实际的施工的过程中，其中一个非常重要的因素在于其会出現桥面及基础沉降问题。

但是此处的难点在于并不能非常清楚的算出其桥面的沉降量，因此在实际进行施工的过程中还需要根据施工人员的经验进行综合性的判别，只有这样才能进行下一步的工序。

三、城市轨道交通高架桥梁常用的结构形式与设计计算理论
首先我国的轨道交通主要通常采用的是梁跨式的结构进行整体的施工，之所以采用这种形式，主要的原因在于其结构的抗扭刚度比较大。

但是根据实际应用这种结构容易产生噪声。

但是因为有些梁比较低，所以在主梁承载比较大的载荷的同时又有比较好的隔音降噪的效果。

此后人们在城市桥梁设计当中对于这种结构出现的这种情况慢慢的重视起来。

而一般的对于桥梁的理论计算我们按照国家
给予的行业标准进行实际的测量以及计算。

四、城市轨道的高架桥梁对于环境震动的影响
在城市轨道的高架桥梁的钢轨以及钢轮的互相的作用下，因此引起的环境噪声以及震动要比公路大的多，而在具体当中影响轨道交通的震动性因素有列车的速度、以及车辆的重量或者是桥梁的形式。

五、结束语
本文通过对于我国的轨道交通桥梁的设计进行简单的分析以及研究，我们清楚的知道了在进行高架桥梁的设计中对于各种因素的控制以及分析，其中有些因素都是国家在进行设计当中的明确规定。

除此之外对于以往桥梁出现的各种问题要进行系统的分析，找出原因，为下一次的设计以及改造打下比较好的基础，同时对于设计当中无法进行比较精确的计算的，则需要进行一线施工人员根据实际的施工经验进行取值，因此在实际的桥梁设计过程中，一定根据实际情况进行施工，只有这样才能为以后桥梁质量打下比较好的基础。

参考文献：
[1]邱舍朝，冯爱君.浅谈轨道交通高架桥的变形控制[J].铁道标准设计，1998（10）：28-29.
[2]任科.贵阳市城市轨道交通1号线高架桥梁设计特点[J].四川建材，2015（1）：113-114.。