摘要：本文对比分析了城市轨道交通区间高架桥梁常用的结构体系、梁型和墩型的特点，为城市轨道交通高架桥的选型提供了参考依据。提出今后应在轨道交通高架桥的设计中重视景观设计。
关键词：城市轨道交通，区间高架桥，桥梁选型
一、城市轨道交通高架桥的发展现状
随着2001年国内第一条高架轨道交通线路—上海明珠线建成通车，高架桥梁因其线路适应性好，施工周期短，投资小，运营成本低等特点，越来越多的城市选择高架或高架-地下的形式。经统计，目前国内共有19座城市已建或在建共67条轨道交通高架桥，梁型有箱梁、U梁、T梁、空心板梁等，结构体系有简支梁、连续梁、连续钢构体系等。施工方法可选用支架现浇、预制拼装、转体、顶推等方式。
二、城市轨道交通区间高架桥的选型
2.1 轨道交通区间高架桥的结构体系
轨道交通高架区间桥梁的结构体系包括简支体系、连续梁体系和连续刚构体系。
简支梁体系属于静定结构，受力明确，对混凝土收缩、徐变、温度以及支座不均匀沉降适应性好，纵向力分布均匀，有利于墩型和尺寸统一。标准跨度的简支梁可在梁场集中预制和现场架设，施工效率高、质量有保证。但简支梁桥抗震性能较差，且相邻两跨易存在异向转角，导致桥面不平顺。
连续梁体系属于超静定结构，结构刚度较大。在恒活载作用下，支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使连续梁的内力状态更均匀合理，因而可以增大桥跨，减小梁截面高度。但连续梁对混凝土收缩、徐变及支座不均匀沉降较简支梁体系敏感。为满足轨道交通桥梁下部结构纵向线刚度要求，同时避免纵向线刚度都集中在一个固定支座上带来一联中固定墩尺寸特别大从而影响景观的问题，采用一联设置两个固定墩，但这样会增加温度力效应。
连续刚构体系兼具T形钢构桥和连续梁桥的优点。竖向刚度大，截面高度比同等跨度简支梁小，外形简洁。因墩梁固接而取消了支座，减少维护检修工作量，但墩梁固结需要先设钢管柱临时支承先简支后连续，施工复杂，虽然采用预制节段拼装工法施工，但工序多而复杂，所以效率不高，经济性也一般，故未被广泛接受。连续刚构作为标准段结构体系仅在广州轨道交通6号线高架桥梁中采用。
2.2 轨道交通区间高架桥的经济跨度
如上文所述，简支体系和连续梁体系各具优缺点。轨道交通高架区间标准段一般采用中小跨径。理论上连续梁由于其力学特点可有效减小截面高度，节省材料，降低造价，但中小跨径的连续梁是否比简支梁更经济呢？下面本文结合实际工程项目的数据，通过对25m、30m以及35m跨径高架桥梁的上、下部工程费用之和来比较两种体系的经济性。
通过表2和表3的数据对比可见，中小跨度等跨连续梁不具有连续梁力学上带来的经济优势，直接反应在材料用量和梁截面高度与简支体系相差不大，甚至略高。因此轨道交通区间高架桥的标准段选用25m和30m的简支梁为宜，连续梁体系可以在跨越路口的大跨径桥梁中采用。
2.3 轨道交通高架桥的梁型
高架桥梁型的选用直接影响到工程的造价、施工方案、施工周期以及整体的城市景观效果。选用合理的结构型式对降低工程造价、施工便捷、改善和提升景观效果等有着重要意义。
根据以往工程经验，轨道交通高架桥的梁型主要有T型梁、大箱梁、小箱梁、双线槽型梁（即大U梁）、单线槽型梁（即小U梁）。如下图所示。
T梁是跨越能力大，最大跨径可达50m。可在工厂和施工现场预制，对施工设备没有特殊要求，在现场吊装就位，再现浇横向接缝形成整体桥面。对变宽度桥面的适应性较强，但桥梁建筑高度较高，从桥下仰视梁底，纵、横梁密布，景观效果不佳。
小箱梁常用跨径为25～40m，可采用工厂预制现场吊装，并现浇横向湿接缝使小箱梁横向连成整体，施工略复杂，但由于机械化程度较高，架设进度较快，目前在轨道交通高架区间应用较广泛。由于小箱梁下部结构须设盖梁，因此结构体量和空间形态略显复杂，景观效果不如整体大箱梁简洁。
大箱梁整体性能好，抗扭刚度大，具有良好的动力性能，能适应各种平面线形和桥宽的变化。结构外形简洁、轻盈，线条流畅，桥下视觉较为通透开阔，外观上可以采用直腹板、斜腹板或弧形断面，总体上较为美观，行车平稳舒适。施工可采用支架现浇法、节段预制拼装法或整孔架设，但由于每孔梁重近400t，整梁预制的施工工法对大箱梁的施工运输和架设设备有一定的要求。
U梁结构高度低，可压低线路标高，节约总投资。两侧主梁可兼起防噪屏及栏板作用，景观效果较为新颖，主梁上缘可兼做疏散通道，截面空间利用率高，常用跨径一般25~30m左右。
由表4可见，T梁虽然经济性好，但是景观差。大箱梁、小箱梁和U梁各有一定的适应性和优缺点，在城市轨道交通高架桥梁梁型选择时应综合考虑跨度、景观、施工、经济、环保等方面，根据实际情况选用。
2.4 轨道交通高架桥桥墩选型
城市轨道高架桥的墩柱除了需具有足够的强度和刚度以外，还要考虑其景观效果。目前已建或在建的高架项目中，一般桥墩的形式有T型墩、Y型墩、单柱墩和双柱墩等，见下图。墩柱的选型首先要能与上部结构相适应，例如单柱墩只适用于单箱单室等梁底较窄的情况，Y型和T型墩适用于T梁、箱梁、板梁等梁型，多线或道岔区可用双柱墩等；其次桥墩的数量要与梁高、梁跨相适应，桥墩越多，占地越多，景观效果较差。因此轨道交通高架桥的墩柱设计时应充分考虑桥梁的高度、跨度、梁高、墩宽之间的比例关系，合理确定墩柱的形式、数量和尺寸。
三、轨道交通高架桥设计中的问题和建议
以往在轨道交通高架桥的设计中，重功能弱景观，往往不进行专门的景观设计。随着技术的不断更新，人们对城市轨道交通高架桥的要求越来越高。城市轨道交通高架桥作为城市公共空间的一部分，除了满足使用功能外，还要与周边环境相协调。因此建议今后的高架桥项目在初期就应进行景观专项设计，在线路选择和确定跨径时，就应考虑桥高、跨度、梁高、立柱间距的比例，结合两侧的用地规划和地域文化选择合适的桥梁结构形式。在设计中，还可结合一些细部的详细设计，比如栏板、声屏障的创新设计来提升高架桥的景观效果。
四、结语
城市轨道交通高架桥因其造价低、建设周期短等特点，越来越受到轨道交通建设者的青睐。随着经济和技术的发展，人们对城市轨道交通高架桥的要求也越来越高，高架桥的选型不仅要满足结构的适应性、耐久性和安全性，还应在设计中充分考虑景观效果和环保要求。
参考文献：
[1]燕迎新，浅谈城市轨道交通高架桥的选型及研究。四川建材，2016年6月，第42卷第3期，142-144.
[2]陈轶鹏，李文会，白苹，轨道交通高架桥梁发展方向探讨。都市快轨交通，第26卷第4期，20-23.
论文作者:潘路平
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/18
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