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轨道交通高架桥设计概述目录一．轨道交通高架桥特点二．轨道交通高架桥总体设计三．主要规范、设计荷载及计算软件四．结构设计五．施工方法六．景观环保设计七．主要经济技术指标一、轨道交通高架桥特点近十年是城市轨道交通飞速发展，从一线城市、二线城市逐步的扩展到三线、四线城市，预计到2020年，我国城市轨道交通累计营业里程将达到7395公里。目前轨道交通主要以地下线为主，只是在早期、城郊、地质条件差或是观光需要才修建高架段。一、轨道交通高架桥特点主要优点：工程费用低（一般为地下区间的1/3～1/2）施工速度快（每公里1年～1年半）后期运营维护费用低主要缺点：对周边环境影响大（环保、噪声、交通）景观较差征地拆迁费用高一、轨道交通高架桥特点形式具有市政高架桥的特点：线路平面一般位于规划道路中分带或侧分带，桥下净空一般约5m陆地桥梁，穿越居民区、市区，占用地面资源大量坡桥、弯桥景观、环境要求高结构具有铁路桥的特点：桥面宽度较窄（一般双线9m左右，单线5m左右）活载较大，受力复杂（附加力多）变形要求较高（无砟、无缝、收缩徐变值10mm）30m简支梁二、轨道交通高架桥总体设计线路平面与规划保持一致（最小曲线半径）纵断面设计（最大、最小纵坡、桥下净高）横断面设计（线间距、限界）二、轨道交通高架桥总体设计梁式桥（按承重结构的静力体系划分）简支梁桥连续梁桥悬臂梁桥简支梁体系简单，工艺成熟，预制和安装方便，在桥梁建设中应用广泛，为一般长大区间标准段桥梁的首选结构体系。主体长度超出跨径的悬臂结构缝少、减少维修养护量；大跨度力学性能合理；制动墩体量大,标准跨没有体现经济优势。二、轨道交通高架桥总体设计梁式桥（按承重结构的静力体系划分）刚构桥：墩梁固接，外形简洁协调，取消支座、减少维护检修工作量，一般适用于大跨度桥梁.二、轨道交通高架桥总体设计结构体系选择主要以简支和连续体系为主。简支梁受力明确，便于工程质量控制及预制架设，适用于桥梁长度长而工期短的情况。连续梁多采用现浇，即使采用简支变连续施工方法也需现场施工作业，工期较长，适用于墩台基础沉降易于控制、桥梁长度短，工期较长的情况。二、轨道交通高架桥总体设计梁型选择二、轨道交通高架桥总体设计U型梁：大U、小U大U梁通过底板增强为箱室断面解决了U梁的跨越能力，而外型线条仍然保持一致二、轨道交通高架桥总体设计梁型选择二、轨道交通高架桥总体设计梁型选择（大箱和小箱）二、轨道交通高架桥总体设计比较项目双线单箱单室双线双箱单室小U梁大U梁景观桥墩无盖梁、外形简洁桥墩有盖梁桥墩有盖梁桥墩有盖梁线形适应性好较好差较好力学性能整体刚度好，结构动力性能好竖向抗弯刚度大、横向整体性略有降低开口薄壁截面，抗扭性能较差；轨下结构质量小，振动速度大开口薄壁截面，抗扭性能较差，轨下结构质量小，振动速度大适宜施工方法可现浇、可整孔预制架设、可节段拼装整孔预制架设整孔预制架设建议采用节段预制拼装工法与岛式车站两端喇叭口衔接需设置单线桥转换孔结构结构统一结构统一需设置单线桥转换孔结构预制梁运输整孔架设桥上运输、节段拼装桥下运输设简易便道整孔架设桥上运输整孔架设桥下运输，施工便道要求较高节段拼装桥下运输、设简易便道建设经验轨道交通大量采用北京地铁房山线上海、南京轨道交通国外工程实例梁型综合比较表二、轨道交通高架桥总体设计双线25m、30m、35m桥跨的经济指标比较（1000米桥长）项目单位25m简支梁30m简支梁35m简支梁上部结构下部结构上部结构下部结构上部结构下部结构混凝土m35161（C50）10582（C40/C30）5433（C50）9622（C40/C30）5976（C50）10860（C40/C30）钢绞线t237250275普通钢筋t9298799788051076867经济指标(元/m2)4142.64360.64797.1标准跨径选择二、轨道交通高架桥总体设计墩型选择二、轨道交通高架桥总体设计简单的倒圆角或是倒直角，可以加强各个面、体的联系和过渡，但视觉效果不会很明显。通过修棱，不仅会保留原先结构造型的线形风格，而且会显著改善视觉效果，避免轨道交通桥墩产生的笨重感。二、轨道交通高架桥总体设计北京机场线无锡一号线广州四号线武汉一号线二、轨道交通高架桥总体设计三、主要规范、设计荷载及计算软件主要规范1）《地铁设计规范》（GB50157-2003）2）《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定》3）《铁路桥涵设计基本规范》(TBl0002.1-2005)4）《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）5）《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002.3-2005）6）《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》（TB10002.4-2005）7）《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005）8）《铁路工程抗震设计规范》(GBJlll-87)9）《铁路工程结构可靠性设计统一标准》（GB50216）三、主要规范、设计荷载及计算软件设计荷载荷载类型荷载名称主力恒载结构自重附属设备和附属建筑重量预加应力混凝土收缩及徐变影响地基变位影响土压力水压力及浮力活载列车竖向静活载列车竖向动力作用列车离心力无缝线路纵向水平力(伸缩力、挠曲力)列车活载产生的土压力附加力列车制动力或牵引力列车横向摇摆力风力温度影响力流水压力特殊荷载无缝线路断轨力船只或汽车的撞击力地震力施工临时荷载三、主要规范、设计荷载及计算软件A．恒载①一期恒载一期恒载为梁体自重。②二期恒载结构体系形成后施加线路设备等二期恒载，各分项荷载如下：线路设备一般地段（含钢轨、扣件、轨枕道床）：20KN/每线·每延米接触轨荷载0.23KN/每线·每延米强电支架0.35KN/每线·每延米供电电缆+控制电缆0.65KN/每线·每延米照明灯具及灯柱0.1KN/每线·每延米配电电源箱0.05KN/每线·每延米信号管线、电缆1.5KN/全桥·每延米通讯管线、电缆0.5KN/全桥·每延米声障屏（暂按5m高计）2KN/每侧·每延米桥面防水层及保护层（按平均55mm计）5.0KN/全桥·每延米桥面两侧混凝土栏板及立柱（按1.6m高计）7.5KN/每侧·每延米中间疏散平台（双线桥）8.5KN/全桥·每延米侧面疏散平台（单线桥）2.0KN/全桥·每延米电缆槽道（双线桥）6.0KN/全桥·每延米电缆槽道（单线桥）3.0KN/全桥·每延米三、主要规范、设计荷载及计算软件B．支座不均匀沉降对于跨度40m以下的工后沉降量有砟20mm，无砟10mm计。C．预应力计算参数（按规范或实际取值）D．车辆荷载及其冲击力①车辆荷载：单线列车荷载计算图式如下图，B型车，每列车6节编组，列车重车轴重140kN，轻车轴重80kN，双线桥竖向活载不考虑折减。②列车竖向静活载按列车活载作用于每一条线确定，采用影响线加载时考虑冲击力影响。③列车竖向动力作用确定：《地铁设计规范》GB-50157-2003中第9.2.6条规定“列车竖向活载包括列车动力作用时，为列车竖向静活载乘以动力系数（1+μ）。μ宜按现行《铁路桥涵设计基本规范》规定的值乘以0.8。”三、主要规范、设计荷载及计算软件附加力A.列车制动力或牵引力取列车竖向静活载的15%计算，当与离心力同时计算时，可按竖向静活载10％计算。制动力或牵引力作用于轨顶以上车辆重心处（即轨顶以上1.5m），但计算墩时将其移至支座中心处，计算刚架结构将其移至横梁中心处，均不计移动作用点所产生的力矩。B.列车的横向摇摆力按相邻两节车四个轴轴重的15%计（即85KN），以集中力形式，作用于轨顶面处。C.风力风荷载按现行《铁路桥涵设计基本规范》的规定执行。基本风压W0=0.6kN/m2，并考虑体型、风高、地形等影响。作用点位于结构物受风面重心处，列车在轨顶以上1.5m处。D.温度影响主要考虑结构整体升降温、日照温差。三、主要规范、设计荷载及计算软件附加力A.列车制动力或牵引力取列车竖向静活载的15%计算，当与离心力同时计算时，可按竖向静活载10％计算。制动力或牵引力作用于轨顶以上车辆重心处（即轨顶以上1.5m），但计算墩时将其移至支座中心处，计算刚架结构将其移至横梁中心处，均不计移动作用点所产生的力矩。B.列车的横向摇摆力按相邻两节车四个轴轴重的15%计（即85KN），以集中力形式，作用于轨顶面处。C.风力风荷载按现行《铁路桥涵设计基本规范》的规定执行。基本风压W0=0.6kN/m2，并考虑体型、风高、地形等影响。作用点位于结构物受风面重心处，列车在轨顶以上1.5m处。D.温度影响主要考虑结构整体升降温、日照温差。三、主要规范、设计荷载及计算软件施工临时荷载主要针对梁上运梁，架桥机架设的施工方案三、主要规范、设计荷载及计算软件计算软件以MIDAS、桥梁博士、桥梁设计师、方案设计师等，院内主要采用SCDS。三、主要规范、设计荷载及计算软件计算理论关于轨道交通高架桥梁的设计研究理论，《地铁设计规范》采用了容许应力法。和道路桥梁设计所采用的极限状态法设计理论相比，这是一种截然不同的计算方法。容许应力法考虑结构的弹性工作阶段行为基础，假定混凝土结构受拉区不参与工作，钢筋与混凝土模量比为常量，然后按材料力学公式计算构件在设计荷载下的应力，要求任一点的应力不超过材料的容许应力。容许应力法大体上反映构件受拉区的混凝土开裂后，钢筋尚在弹性工作时的应力状态。《地铁设计规范》采用容许应力法计算理论主要是受《铁路桥涵设计规范》的影响。但是干线铁路与轨道交通高架线路是有差别的：干线铁路设计荷载大，疲劳是主要的问题，需要以应力状态为背景进行设计或分析，因此至今一直沿用容许应力法；而轨道交通高架桥设计活载则小得多，疲劳问题也没有干线铁路突出。四、结构设计等高梁梁高一般在1/15～1/18之间，顶板厚度0.18～0.25m之间，底板厚度0.2～0.25m，腹板厚度在0.25～0.45m。悬臂长度在1.3～2m，悬臂端部一般取0.18～0.2m，根部厚度一般取0.3～0.5m。四、结构设计变高连续梁边中跨比一般在0.55～0.6之间。跨中截面高跨比一般取1/25～1/45，支点截面高跨比一般取1/15～1/18，跨中直线段长度一般取2m，支座处直线段长度一般与该处桥墩宽度相等。中间部分梁底曲线一般采用圆曲线或者抛物线。四、结构设计下部结构（墩台）轨道交通高架桥对景观和功能新要求较高，无论采用何种墩型都要体现出线条流畅。再者就是墩身的结构形式、桥墩高度、横向宽度的大小对桥墩混凝土的圬工量，纵、横向刚度都有影响。高架桥一般采用无缝线路，桥墩的纵向线刚度还决定着无缝线路长钢轨的稳定性、强度是否满足自身要求，刚度过小，长钢轨受力超限，墩身检算也不容易通过；刚度过大则不经济。对于桥墩来说，在墩身高度及厚度一定的条件下，横向宽度变化对纵向刚度的影响远小于纵向厚度的变化。四、结构设计下部结构（基础）基础①扩大基础适用岩石及持力层较浅的地基；②桩基础适用于砂质及软土地基。a.摩擦桩（依靠桩侧土摩阻力）b.柱桩（依靠桩端承载力，持力层为中风化或微风化岩石，嵌入2D）四、结构设计附属工程桥面系统设备布置四、结构设计疏散平台:为满足紧急情况下乘客疏散需要，高架区间设疏散平台，双线设在两线的中央，单线段设在线路一侧。四、结构设计桥面排水、防水、防落梁、伸缩缝构造图四、结构设计桥面防迷流防雷接地四、结构设计刚度桥梁刚度限值是轨道交通高架桥梁设计中的一个重要参数。刚度大小与车桥的动力特性密切相关。为保证车辆过桥时的乘坐舒适性及不引起桥梁过大的动力放大系数，轨道交通高架桥梁的刚度最小限值要求均比道路桥梁严格。干线铁路混凝土桥梁挠度比的限值是小于L／800。与干线铁路相比，似乎轨道交通高架桥梁刚度要求要严得多，但仔细分析便发现这只一个假象。桥梁的挠跨比确定与采用的计算荷载有关。轨道交通高架桥采用的荷载是车辆的实际荷载，而干线铁路采用的是概化了的中一活载。这两种荷载相差太大，挠跨比不具有可比性。五、施工方法下部结构施工方法桩基施工采用旋挖钻（正反循环）、冲击钻、螺