摘要：本文根据现代有轨电车的运营模式及采用的运营车辆荷载特点，综合比较分析了地铁B型车、有轨电车车辆活载对高架桥梁荷载效应及变形的影响，结合运营车辆荷载和线网的发展需要，提出了现代有轨电车桥梁设计荷载图式选取的推荐研究意见，对有轨电车高架区间桥梁设计具有参考意义。
关键词：现代有轨电车 高架桥梁 设计活载
1 引言
与地铁、轻轨等大运量交通工具相比，现代有轨电车虽属于中低运量的交通工具，但审批受制约因素少、造价低、噪声低、绿色环保，对于暂时不具备地铁、轻轨审批条件的地区来说，具有可批可建的优势。现代有轨电车高架桥梁设计既要考虑本线车辆荷载，还要考虑线网远期车辆荷载，这样线网车辆荷载就存在着一个发展的问题；同时还需考虑高架段是否具备预留轻轨的可能。因此，有必要通过比较分析，研究确定桥梁设计活载，供桥梁设计使用。
2 线路条件及车辆主要设计参数
2.1 有轨电车线路条件：线路等级为现代有轨电车，桥上线路为直线、双线，无缝线路、钢轮钢轨。轨道结构：无砟轨道；设计活载：按运营车辆活载考虑。
2.2 有轨电车车辆主要设计参数及荷载图式：
车辆编组3M1T，有轨电车车辆主要参数如下：
车长：37.54m 车宽：2.65m 车高3.5m
地板高度：0.35m
载客量：315人
最高运营/试验速度（km/h） 70/80
车辆荷载：车辆重80t，轴重10.5t，按八轴布置。其荷载图式如下图所示：
图1 四模块有轨电车荷载图式
2.3 B型车线路条件：线路等级为地铁，桥上线路为直线、双线，无缝线路、钢轮钢轨。最高设计时速80km/h。轨道结构：无砟轨道；设计活载：按运营车辆活载考虑
2.4 B型车车辆主要设计参数及荷载图式：
车辆编组3M1T，B型车车辆主要参数如下：
车长：80.52m 车宽：2.8m 车高3.8m
地板高度：1.8m
载客量：782人
车辆荷载：轴重14.0t，其荷载图式如下图所示：
图2 B型车荷载图式
有轨电车运营车辆荷载图式与B型车荷载图式比较，其编组方式、活载图式的制定基本相同；轴重方面，B型车换算均布荷载平均为28.69KN/m，有轨电车为22.44KN/m，B型车比有轨电车大27.9%。
3 运营车辆荷载下桥梁效应比较
规范规定，桥梁应满足有轨电车安全运行的要求，结构除应满足规定的强度外，应有足够的竖向刚度、横向刚度，并应保证结构的整体性和稳定性。本文针对有轨电车专用桥梁结构及构件，对有轨电车、轻轨活载作用下标准30m简支梁进行对比分析。
3.1 静活载效应比较
取计算跨径为25、30、35m 混凝土简支梁，把UIC 荷载图式取值乘以不同的折减系数与运营车辆荷载进行跨中最大弯矩值与支点反力换算均布活载静效应比较，有轨电车的运营车辆荷载效 应介于0.2UIC～0.4UIC之间，B型介于0.3UIC～0.5UIC之间。
3.2 等效车道荷载图式比较
根据 车道荷载折算原则，选取30m跨径。在假定各系数相同的情况下，将有轨电车和B型车辆荷载进行折算，其图式如下，结果为：
有轨电车PK= 264KN,qk= 7.7KN/m；
B型车PK= 300KN,qk= 8.5KN/m；
图3 车道荷载
3.3 标准梁强度和应力检算
选取标准梁30m跨径小箱梁，分别按照有轨电车荷载和B型车荷载进行对照分析。当采用1.7m梁高时，有轨电车各计算结果满足要求。B型车荷载主力作用下结构的强度安全系数为1.96，小于容许值2，不满足规范要求，需将梁高增加到1.8m，相关其结果如下：
（1）强度检算
表1 强度验算表
由表1可知，设计安全系数满足规范要求。
（2）应力检算
由表2可知，各阶段应力指标满足规范要求。
3.4 变形检算
表2 应力及抗裂性验算表
表3 变形计算结果
注：按梁体混凝土龄期60天时敷设道床设备来计算工后残余变形。
由表.可知，梁体变形和梁端折角满足规范要求。
3.5 标准梁经济性分析
对不同梁高桥梁上部结构的经济技术性指标比较如下：
表4 主要技术经济指标对照表
由表4可知，30m标准梁在B型车荷载作用下比有轨电车荷载作用下的混凝土、钢绞线和钢筋用量分别增加4.5%、11.6%、8.1%，综合不到10%。
4 对相关因素的考虑的建议
4.1 有轨电车编组重联的考虑
有轨电车车辆编组灵活，重联后原有4模块车厢增加到8模块，车辆载客定员可增加到630人，运力提高一倍。可应对节假日大客流，并适应线网客流逐渐增大的情况，桥梁设计时应考虑重联。
4.2 预留轻轨的考虑
4.2.1 预留的必要性
对于中小城市，受政策和投资的影响，初期按照轻轨的标准建设有诸多困难。但随着城市的发展扩大，客流的培育，远期会达到大客流的条件，具备改为轻轨的条件。因此，在建设初期即考虑轻轨荷载，即B型车是必要的。
仅从桥梁本身工程量考虑，B型车比有轨电车，混凝土增加4.5%，钢绞线增加11.6% ，钢筋增加8.1%。相对于新建一条轻轨而言，投资节省非常多。
4.2.2 预留活载的选取
考虑到高架结构的设计使用年限为100年，后期改为B型车后，加固的困难和代价大，高架桥的设计活载按照B型车选取，对其强度和变形进行相应的检算。
4.3 相关分析研究
在考虑预留升级为轻轨条件时，其限界同时按照轻轨的考虑，线间距、护栏板和触网立柱布置应一次设置好；线路设计平面应避免小半径，按照轻轨的最小半径控制，纵坡度亦如此；正线轨道形式采用60轨；车站长度预留，不一定在初期即实施，但要做好空间预留。
5 结束语
有轨电车设计是个系统工程，专业众多，设计复杂，相互配合较多。高架桥梁设计应充分考虑各专业的配合，对设计活载应充分考虑其发展和预留。
（1）对于确实不需要升级轻轨的线路，应预留有轨电车车辆编组重联的条件，保证大客流时车辆重联，此时桥梁设计采用远期重联的大编组。
（2）考虑远期升级轻轨的荷载条件，桥梁设计应由B型车荷载作用效应控制。
（3）线路、限界、轨道、车站等要预留升级实施条件，避免废弃工程。
（4）建议确定有轨电车活载模式，以便统一设计标准。
参考文献
[1]郭广才，厦门高架BRT的设计荷载选取，铁道勘测与设计，2009年第6期。
[2]现代有轨电车工程设计规范。上海建筑建材业市场管理总站，2016。
论文作者:宋广林
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/25
标签：荷载论文; 有轨电车论文; 车辆论文; 图式论文; 轻轨论文; 桥梁论文; 线路论文; 《基层建设》2018年第34期论文;