城市轨道交通概论第三章-第三节 高架结构工程

1 第三节高架结构工程 2 一 高架结构工程的特点 城市轨道交通系统进入城区后 可以随着城市地势的变化或城区建筑群的不同 或从空中走 形成高架 或进人地下 形成隧道 也可在地面上 高架结构工程是城市永久性建筑的一部分 结构寿命应按50年以上考虑 因而城区高架结构可以作为城市景观的一部分 与城市的其他建筑相协调 另外在城区施工 要求速度快 对现有的交通干扰小 高架桥上应考虑管线设置或通过要求 并设有紧急进出通道 防止列车倾覆的安全措施及在必要地段设置防噪屏障 还应设有防水 排水措施 3 一般有以下结构形式 槽形梁结构 跨度L 10 20 30 35 建筑高度0 35 0 5m 脊梁结构 跨度L 10 20 30 35 建筑高度0 3 0 6m 超低高度板结构 L 10m 建筑高度0 44 0 8m L 15m 建筑高度0 54 1 00m L 20m 建筑高度0 66 1 40m 目前城市高架桥大都采用预应力或部分顶应力混凝土结构 4 预应力混凝土的概念如下 为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象 在构件使用 加载 以前 预先给混凝土一个预压力 即在混凝土的受拉区内 用人工加力的方法 将钢筋进行张拉 利用钢筋的回缩力 使混凝土受拉区预先受压力 这种储存下来的预加压力 当构件承受由外荷载产生拉力时 首先抵消受拉区混凝土中的预压力 然后随荷载增加 才使混凝土受拉 这就限制了混凝土的伸长 延缓或不使裂缝出现 这就叫做预应力混凝土 5 二 高架槽型梁结构 槽型梁一般是预应力混凝土结构 属下承式桥梁 由车道板 主梁和端横梁这3部分组成 如图所示 各部分见图 下面分别介绍槽型梁3个主要组成部分的设计 构造和施工要点 6 车道板作为主梁主翼缘的一部分 在坚向荷载作用下承受纵向拉应力 在板宽方向 该拉应力自板边向中线逐渐降低 即所谓剪应力滞现象 它影响了车道板作为主梁翼缘有效宽度值 在设计中为了简化计算 取一定宽度的车道板作为主梁翼缘 该宽度即为 计算宽度 7 槽型粱的车道板和主梁内侧交接处常设置斜率小于1 3的内角隅 一方面可以减小截面突然变化引起的应力集中 另一方面内角隅构造有利于横向预应力筋弯起布置 车道板宽度 8 三 端横梁 端横梁是槽形梁的重要组成部分之一 在施工和养护维修时起顶梁的作用 并为车道板的两端提供支承 保证车道板的整体作用 还为上翼缘的横向稳定起支撑作用 端横梁的高度和宽度一般为h2 1 6 2 0 h1 b2 10一1 3 h1 h1为车道板厚度 9 四 施工 槽形梁在设计中一般要进行 抗弯强度 抗剪强度 变形 抗裂性和裂缝宽度以及运营阶段混凝土及钢筋应力等一系列的验算 各项验算必须满足相应的规范要求 槽形梁的施工一般采用装配式方案 该方法又分为纵向分块和横向分块两种 横向分块 每块为一完整的U形截面 横向预应力在预制时已实施完成 施工时在桥头路堤上串连成整体 然后用纵移法移到桥孔 落梁就位 纵向分块是将两侧主梁预制成两大块 主梁之间的车道板和端横梁可以预制 也可以在主梁架设就位现浇 预制的车道板 端横粱和两侧主梁的连接必须采用湿接缝 在工地上要施加横向顶应力和纵向预应力 10 纵向分块运输不便 且湿接头难度较大 唯一优点是可以利用工地现有的架桥机 将预制主梁直接架设就位 无须设置临时便梁及纵移就位 11 三 高架脊梁式结构 脊梁式结构分上承式和下承式两种 上承式是在单箱梁的上部带大悬臂挑臂结构 下承式是在脊梁的下底板位置带大悬臂挑臂结构 如图所示 一般城市轨道交通大多采用后者 这种结构主要靠脊梁来承受纵向弯距 挑臂板作为行车道板 同时将列车荷载传到脊梁上 挡墙主要是防止噪声和作为防护车辆倾覆的保护体 也可以作为结构的 部分 起边梁作用 改善挑臂的受力 12 下承式脊梁结构具有以下优点 1 建筑高度低 其建筑高度为挑臂板的厚度 脊梁高度的改变对挑臂板的厚度无影响 而跨度的改变只影响脊梁的高度 这对于城市的高架结构的线型布置非常有利 2 施工方便 可以选用预制构件拼装法 先吊装脊梁 后拼装挑臂冀板 施工便捷 3 结构上需要的部分可供做它用即边缘和脊梁顶面可作检修道等 4 脊梁和边梁构成一个防噪体系 5 外型美观 13 四 超低高度板式结构 超低高度板式结构实际上是低高度梁或厚板亦称为板梁 一般是由于结构的建筑高度要求做得小 刚度就成为设计的控制条件 14 五 墩台形式 高架桥的墩台除具有足够的强度和稳定性以承受荷载外 还需要考虑美观 并与城市环境和谐 匀称 协调 一般有如下几种形式 15 1 倒梯形桥墩 图 A 倒梯形桥墩构造简单 施工方便 受力合理 具有较大的强度 刚度和稳定性 对于单箱单室箱梁和脊梁来说 选用倒梯形桥墩在外观和受力上均较合理 16 2 T 形桥墩 图 B T 形桥墩自重小 节省坛工材料 能减少占地面积 墩身可做成圆柱 矩形 六角形等 具有较大的强度和刚度 其与上部结构的轮廓线过镀平顺 受力合理 17 3 双柱式桥