重庆市跨座式单轨连续轨道梁设计

重庆市跨座式单轨连续轨道梁设计摘要：根据重庆较新线的设计经验，详细介绍了跨座式单轨连续轨道梁的设计方案选择、施工方案选择和最终的施工设计。

最后对连续梁设计中的线型控制提出切实可行的措施。

关键词：跨座式单轨、连续梁、轨道梁、线型控制、施工The Design of Straddle-type Single-track ContinuousTrack Beam of ChongQingAbstract：according to the design experience of Jiaoxin Line of ChongQing, this paper gives a detail introduction of the Straddle-type Single-track Continuous track Beam’s design, include ho＇w to choose the design and construct project, and the final design of shop drawing. At last, give some doable measure for linetype control of continuous beam design.Keywords:Straddle-type Single-track, continuous beam,track beam, linetype control, construct1 概述重庆市轻轨2号线（较场口－新山村，以下简称较新线）采用跨座式单轨。

总体形式上借鉴了日本的轻轨方式，桥跨结构采用22m左右的简支梁。

根据已经建成的一期工程来看，市民及社会各界对反响较大，普遍认为22m的跨径偏小，特别是在桥墩比较高的地段，比例严重失调,影响了城市的景观。

在较新线二期工程的设计中，根据各界反映尽量加大跨径。

但轨道梁由于限界控制，宽度只有850mm，结构的横向受力及横向稳定比较难以保证，故简支梁轨道梁的跨径也不能太大。

在这种背景下，应各方的要求，在较新线二期工程中特提出了连续梁方案。

由于重庆市较新线为国内首条跨座式轻轨线路，而连续轨道梁作为本次设计的重要内容，更是国内首创，在跨座式轻轨技术比较成熟的日本也没有应用。

在马来西亚和新加坡有过利用，但其轴重较本次设计的小。

故本次设计中连续梁只作为一次尝试，为建设连续轨道梁积累设计及施工经验，同时检验连续梁对景观的改善程度，以便在以后的跨座式轻轨线路中推广使用，故只在文体路附近设一联3×30m的连续梁。

2 设计荷载2.1 荷载分类2.2 设计车辆荷载图1 设计车辆荷载图3 连续梁方案选择桥梁基本跨径的选择，应结合线路走向、桥梁高度及桥跨结构受力性能等因素综合考虑。

跨座式单轨高架桥梁大多敷设在道路中央分隔带上，结合道路限界要求，跨座式单轨轨面与地面高差在10m左右，从桥梁美学来讲，合理的高跨比为1/3，即一般路段轨道梁跨径在30m左右较为合适。

由于多联不等跨连续梁在一起时的景观效果较差，不利于推广，所以提出了三种3×30m等跨连续梁的方案供选择。

3.1 方案一 3×30m变截面连续梁3×30m连续梁采用变截面形式，支点处梁高为2.8m，跨中梁高为1.8 m，梁底曲线采用二次抛物线。

变截面形式使结构轻盈、流畅。

该方案横向无联系，轨道梁横向稳定稍差，支座抗拉、抗扭。

上下行轨道梁均独立受力，互不影响，传力路径较简单，但承载能力稍差。

3.2 方案二 3×30m变截面连续梁（支点附近横向局部联系）3×30m连续梁采用变截面形式，支点处梁高为2.8m，跨中梁高为1.8m，梁底曲线采用二次抛物线，详见图2。

该方案在支点附近各设2.4米宽的横向联系，中间约25米长无横向联系。

横向联系梁为预应力混凝土结构，将上下行轨道梁连为一体，共同受力，承载能力较强。

由于在上下行轨道梁间传递内力，横梁及轨道梁支点处的应力较集中，受力较复杂。

轨道梁横向稳定较好，支座不抗拉，不抗扭。

图2 3×30m变截面连续轨道梁构造图3.3 方案三 3×30m等截面连续梁3跨30m连续梁采用等截面形式，梁高为2.5m，横向联系采用钢筋混凝土结构，每联用10处横向联系将双线连成一体，上下行轨道梁完全共同受力，承载能力强。

由于横梁数量较多，分布均匀，轨道梁没有应力很集中之处。

全联均匀分布，轨道梁横向稳定性好，支座不抗拉，不抗扭。

详见图3。

图3 3×30m等截面连续轨道梁构造图3.4 连续梁方案选定较新线是国内第一条跨座式轻轨线路，而连续轨道梁在国内从未使用过，跨座式轻轨的轨道梁兼备“轨道功能”和“承重功能”。

作为承重结构，轨道梁首先要满足其受力要求，保证结构的安全。

轨道梁由于限界控制，宽度只有850mm，如何保证结构的横向受力及横向稳定是保证结构成败的关键环节之一。

三种桥梁方案均能满足系统要求，但各有优缺点，见表2：表2 方案比较表30m连续梁的支座反力比22米简支梁的的支座反力要大许多，其抗拉支座需专门设计，在设计工期紧张的情况下比较难以实现。

连续梁是为了改善景观而设计，是为今后连续梁桥的大范围使用积累设计和施工经验，为评价连续梁的景观提供一个实物，对景观的要求高。

在施工质量能够保证的前提下，综合考虑景观、支座以及工期的要求，最后选择方案二作为实施方案。

4 施工方案选择跨度较小的连续梁常用的施工方法主要有现浇、简支变连续及节段拼装三个方案。

轨道梁的制作、架设、安装精度控制，特别是相邻梁端标高差的控制，对列车行驶舒适度特别重要。

高架桥梁施工方案应考虑最大限度的减少对现状交通的干扰和对城市环境的影响，尽量加快施工速度，尽量节约资源，做到安全、经济和美观。

在选择施工方案是应综合考虑以上各方面的因素。

4.1 方案一：现浇施工方案由于施工方法简单、施工质量容易保证，故在连续梁施工中经常使用。

由于轨道梁施工工艺复杂，精度要求高，现浇方案需要采取许多措施来满足轨道梁的线型要求；施工费用高，而且施工工期较长；混凝土的收缩、徐变比较难以控制；现浇方案的支架影响现有的交通的正常运行，对环境造成较大的干扰。

施工工序较简单，无体系转换。

4.2 方案二：节段拼装方案（干拼）全联分五段在工厂预制，五段分别长25米、10米、20米、10米和25米。

在预制时25米及20米的节段张拉第一批预应力钢筋，10米长的节段由于在后期连续梁体系中位于中支点附近，张拉预应力钢筋与后期体系的预应力钢筋冲突，只能预制成钢筋混凝土节段或设置临时预应力钢筋。

预制梁段运送到现场后，设置临时墩，用环氧树脂干接梁段，张拉二期预应力钢筋，完成体系转换。

10m节段在体系转换嵌承受正弯矩，在完成体系转换后承受负弯矩，内力变化幅度较大，较为不利。

4.3 方案三：节段拼装方案（湿拼）全联分五段在工厂预制，五段分别长24.6米、9.2米、19.2米、9.2米和24.6米。

与方案二相比，除了拼接除采用0.8m 的湿接头代替环氧树脂外，其施工过程、梁的受力特点均基本相同。

4.4 方案四：简支变连续方案全联分三段在工厂预制，三段分别长为29.6米、29.2米和29.6米，预制时张拉第一批预应力钢筋。

运送到现场后，在桥墩上现浇0.8米的湿接头，张拉第二批预应力钢筋，完成体系转换。

三段预制梁在完成体系转换前后后其内力方向基本不变，但数值有一定变化，相比方案二、三受力更为有利。

4.5 施工方案选定根据上述可基本排除现浇施工方案，方案二和方案三均为节段拼装方案，均需设置临时墩，对地面道路产生一定影响；主要差别在方案二不能调整误差且施工费用较大，而方案三能调整误差但施工工期较长。

方案四虽然有预制段重量较大，运输和架设相对较困难的缺点，但其结合了方案二、三的优点，由于连续梁基本运用在地面交通比较好，景观要求较高的地段，在梁的运输和架设上不会有太大的难度，轨道梁运输、吊装可考虑利用现状城市道路在夜间操作。

综合考虑各方面，施工方案采用简支变连续方案（方案四）。

5 施工图设计简介经方案设计后，选定变截面连续梁（支点附近横向局部联系）作为最后实施方案，施工方法为先简支后连续。

以下简单介绍施工图设计的部分技术要点：5.1 主梁构造主梁支点处梁高为 2.8m，跨中梁高为1.8m，上下行轨道梁间在中支点附近设高0.95m，宽2.4m的横向联系（如图4和图5所示）。

考虑到中支点附近有一期和二期钢束交错，在支点两侧各5m范围内均为实心段。

主梁设0.8m的现浇段。

图4 横梁及现浇段构造图图5 连续梁支点横断面图5.2 主梁纵向钢束主梁纵向钢束分两期，钢束配置主要考虑以下因素：（1）一期钢束满足简支段的受力要求。

（2）一期钢束的束形应考虑二期钢束的管道位置及锚固位置。

（3）二期钢束应设置部分长束，以便调节梁体的线形。

（4）一、二期纵向束应考虑考虑横向钢束的管道位置及锚固位置。

最后主梁纵向预应力钢束布置见图6：图6 主梁一二期纵向预应力布置图5.3 横梁钢束经过对连续梁的整体分析，发现横梁如果不设置预应力，在单向列车荷载及其横向荷载的作用下，有较大的拉应力。

所以在每个横梁上设置7束48-φ5钢丝，为了避让纵向钢束，端横梁与中横梁的布置方式稍有区别，详见图7：图7 横梁钢束布置图六、线形控制跨座式轻轨轨道梁的线型要求非常高，而轨道梁的变形与混凝土的收缩、徐变、混凝土的应力状况、龄期及材料的均匀性等因素有关，控制轨道梁的线型也是结构设计的一项重要认为，设计中主要采用以下措施：6.1 轴心受压法采用轴心受压法设计预应力混凝土轨道梁，控制梁的收缩徐变方向，采用该方法，可有效的控制混凝土的收缩徐变。

通过计算，配置轴心预应力钢筋能很好地控制混凝土地收缩和徐变，同时也缩短轨道梁的储梁期。

计算结果显示，边跨在使用阶段由收缩徐变引起的竖向位移约9mm，通过设置反拱能很好满足系统的要求。

6.2 预应力钢筋分批张拉轨道梁预制时张拉第一批预应力以满足轨道梁在场内吊装运输要求，待轨道梁达到一定龄期后，张拉第二批预应力。

通过延长混凝土受荷龄期的办法，来控制混凝土的收缩徐变，达到控制轨道梁的线形的目的。

6.3 材料选用通过控制混凝土骨料的级配、强度、水灰比及混凝土的坍落度来控制混凝土的均匀性，达到控制混凝土收缩徐变的目的。

6.4 采用合理的施工工序预制轨道梁运送到现场后，应精确定位，尽量减少拼接时的施工误差；后浇混凝土达到一定龄期后才开始张拉后张预应力钢筋；后张预应力钢筋应对称张拉，以免产生大的次内力，影响连续梁的线型。

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