佛山市城市轨道交通二号线高架桥景观和桥梁选型的探讨

【摘要】深圳地铁3号线、6号线，广州地铁4号线，广州地铁6号线等工程，深入讨论了城市轨道交通高架桥在景观和桥梁选型上应考虑的方面和因素，并结合具体工程项目，对高架桥的梁部结构及墩柱的各种型式做了详细介绍，给出了选型的参考性方案。

【关键词】城市轨道交通；高架桥；梁部结构；桥墩

随着经济的发展和国民生活水平的日渐提高，人们出行对所乘交通工具的要求也日趋提高，公交系统在很多城市已解决不了人们的出行方式，本着节能减排，提高城市档次，很多大中型城市开始根据客运量和建设资金来选择修地铁或轻轨，但由于地铁大多在地下敷设，每延米造价相对太高，同时人们长时间乘车在地下，会给人带来一种压抑感，纵观世界各地已建成的城市轨道交通中，从舒适通透方面考虑，人们更倾向于将尽可能多的地铁建于地面上。修于地面上的地铁同轻轨一样， 土建结构大部分为高架桥。高架桥的选型和设计，是当前桥梁工程师进行研究和实践的主要任务之一。

佛山市轨道交通二号线途经佛山禅城区、顺德区、南海区和广州番禺区，是连接中心组团与西江组团的东西主干线，联系佛山与广州番禺的轨道交通快线，线路全长32.1km，其中地下线22.2km，占全线的69；高架线路长9.2km，占全线的29；过渡段长0.7km，占全线的2。高架线沿佛山市东西主干道文登路和林岳大道前进，沿线两侧村庄密集，工厂、学校和医院较多。线路左线中心线左侧11m左右处有广东大鹏天然气公司的LNG高压管道和高架线路并行前进，如果采用地下敷设方式，距离LNG管道的净距只有2.8m，不能满足石油天然气管道安全保护的法律法规；如果远离LNG管道的敷设方式，沿线拆迁量巨大，成本太高，对维持社会安定难度很大。

影响高架桥选型的主要因素从外形上主要有高架的梁部外形结构和墩柱的外形结构， 基础虽受梁部和墩柱型式的一定影响， 但主要还是由地质情况确定， 比较单一； 外部选型时主要考虑景观、经济、功能、施工、占地和工期等几方面。

一、 制约高架结构的外部条件

高架桥应与周围城市景观保持一致鉴于高架桥作为城市的永久建筑，人们期望其会成为城市的一道美丽的景观。但由于高架桥具有长、窄、平的特点，要想达到此目标实际上非常困难，而且将城市的着眼点过多吸引在高架桥上也并不可取。纵观全国已经建成的地铁高架在造型上都以简洁为基本原则， 采用融和法和消去法，使之从属于城市环境。如广州地铁6号线道路用地范围窄， 两侧高楼林立， 宜使桥梁造型柔和， 色彩暗淡， 弱化视角效果；在一些道路两侧视野比较开阔的地方， 宜采用有力度感和色彩鲜艳一些的造型， 引起人们的注意。

高架除造型外，还应从当地人文景观考虑，使高架桥的造型和当地人文景观相互和谐。由于我国幅员辽阔，历史悠久，每个城市都积累了深厚的、富有地域性的人文文化特征， 在高架桥的造型和选型上，必须充分注意这种差别。比如，佛山位于华南，是岭南文化的发源地，地铁高架桥的建设上，和北方城市的造型就不宜采用同一型式。对于南方城市，结合其气候和人文特点，可采用斜腹板箱梁，转角处采用圆弧做倒角， 配以独柱矩墩（采用大圆弧倒角）或双柱圆墩，以体现南方的轻巧柔和。

结合上述外形的特点外，在经济造价上结合高架线路的长度和桥梁高度是确定高架外形的主要因素，通常最主要的是在纵向上限制桥梁跨长，这也是桥梁在美观上受到限制的一个主要因素，因为大跨度更易体现桥梁的轻盈。经济指标一般具体体现在以下几方面：第一经济跨度：经济跨度一般与地质情况和规模化生产有关，如采用箱梁梁型、支架现浇法施工，对于佛山，经济跨度在30 m 左右；第二结构体系：结合城市轨道长的特点，采用连续结构要比简支结构经济。但是续结构要比简支结构在设计和施工上都要复杂一些。第三梁型：通常梁型越美观，造价也越高。

二、 梁部结构

高架桥梁部结构国内外已采用的有： 鱼腹梁（碗型梁）、单箱单室箱梁、U梁、T梁和双箱双室箱梁等具体比较表如下：

综上， 结合广州、深圳、东莞已建成的地铁高架和在建的佛山地铁高架，笔者推荐高架桥桥梁部采用箱梁型式， 现由如下：

（1） 箱梁的闭合薄壁截面刚度大， 整体受力性能好， 对于斜弯桥尤为有利。箱梁顶、底板具有较大的面积， 可有效地抵抗正负弯矩， 并满足配筋要求。箱梁具有良好的动力性能， 收缩变形数值小。

（2） 箱梁截面外形简洁， 底面平整光洁， 线条流畅， 景观效果优异。

（3） 箱梁既适于中、大跨， 也适于简支和连续结构， 更适于各种地段， 如直线段、曲线段、出岔段和变宽段等， 便于同一条线路上减少桥梁类型。

（4） 箱梁具有相当成熟的设计、施工水平和经验。当前的现浇法施工虽有不足， 但尚可以克服， 如使预应力钢束锚固于梁内而不锚固与梁端， 从而可以同时开始多个工作面施工等， 而不致影响整个工程的进度。

（5） 从可持续发展角度看， 箱梁只要解决了大吨位的运输、吊装设备的研制和相关施工工艺问题， 即可实现工厂化、规模化生产， 经济指标将会大幅下降。

三、下部结构

墩型外型主要有直线型、菱形、Y型等，墩截面有圆形、矩形、多边形等多种截面形式。由于简支及连续梁其主梁与桥墩之间需设置支座，墩头尺寸一般要求较大；而连续刚构桥由于桥墩与主梁固结，墩梁连接部位流畅自然，省掉了中间支座带来的繁杂感。但通过一些简单结构方面处理，简支及连续梁的桥墩也可达到较好的景观效果。

a T形墩

线条明显，受力性能好，外形简洁美观，能够做成不同的截面形式和进行简要的修饰，体现不同的的风格；其分明的竖直线条与上部结构的水平线条形成对比，景观效果好。主要适于单箱单室箱梁和脊梁等梁部支承点相距稍远的梁型。特别是对于外腹板微斜的箱梁，如墩高适宜，则可使梁的腹板和墩的边线斜度一致， 使上下部浑然一体， 造型美观。但该墩受力上较合理，材料有浪费，投资增加；在墩高相差较大时，整体造型不易协调。

b 独柱墩

独柱墩根据所处路段，选择不同形式。墩形有圆形截面、高度上的变截面矩形截面。区间一般地段采用带倒圆角的矩形截面，高度上做成上大下小，曲线过度的轻巧样式，即常用的花瓣式桥墩；一般区间桥墩的横向宽度都小于2.0m，占地面积较小，能够很好的适应线路布置在公路的中央分隔带上，如下图所示。主要适于单箱单室箱梁和脊梁等梁部支承点相距较近的梁型。特别是对直、斜腹板箱梁，可使箱梁底宽同墩横向宽度一致，从而使上下部浑然一体，显得挺拔有力度，对墩高的变化适应性极强。受力合理，材料较节省， 施工方便。

c 双柱或三柱墩

当桥面较宽，需要较大范围的支撑，横向刚度要求也比较大，通常采用双柱墩（有的需配帽梁）使用。双柱墩横向刚度大，横向稳定性好，但占地面积较大，推荐用于特殊需要部位。适于各种梁型， 用于多线或出岔地段。承载能力及稳定性较强， 墩可以做得纤细， 材料利用率高。

d 框架墩和特殊跨越异型桥墩

本类型桥墩在控制地段有特殊跨越要求，如道路、建筑等处采用。桥墩可根据实际情况并结合城市景观要求选择采用门式、倒L形、纵向悬臂刚架等特殊墩型。框架墩适用于线路与所跨道路的交叉角度比较小时，要满足道路现状及规划要求，则需要较大的桥梁跨度，加大了桥梁设计、施工的难度，增加了工程建设的投资。而采用框架墩可以很好的解决上述问题，其设计、施工简单，技术成熟、可靠。对现状交通影响较小，影响周期最短，建成后对道路无影响。但框架墩横梁对美观方面有较大影响，一般尽量少采用，可通过其它方案调整尽量避免。如采用可在建成后通过增加广告艺术处理予以改善。

经过上述综合比选，根据佛山市的人物特色和历史背景，结合结构的受力和当地的要求，佛山城市轨道交通二号线高架工程桥墩采用独柱墩，梁体部分采用和独柱墩能很好配合的斜腹板整体箱梁。

四、 施工方法

高架桥施工应力求先进、快速和现代化，以前我国高架桥大多采用现浇法施工，比较落后，这主要是由于我国当时仍存在许多诸如运输、架设设备方面的问题，无法采用预制吊装法施工。随着我国经济的发展，高架施工方法也有了长足的发展，目前，比较先进的节段预制拼装法、整孔预制架设法和移动模架法采用都比较广泛。

1、节段拼装法

标准梁跨采用节段预制法，即预应力混凝土预制块技术，在国内已是一种成熟、实用的施工方法；采用机械化施工，安装过程可不中断桥下交通；具有快速、高质、经济（特别在长桥的条件下）的特点。

2、整孔预制架设法

整孔架设法在国内也是一种成熟、实用的施工方法，通过对国内施工方案的分析表明，好多城市在其新区或者郊区道路交通压力小的情况下修建地铁时越来越多地采用了架桥机架设的施工方法，逐步向标准化、工厂化和机械化施工的发展，特别在满足区间高架桥梁的施工上，体现了高速度、更环保和低灰尘、低施工噪音等方面的较大优势，为城市轨道交通建设提供了快速、环保的施工方法。

佛山地铁二号线一期工程高架区间桥梁结构形式复杂，桥梁梁部结构形式有标准双线、单线和三线等，结合上述比较个工法特点，移动模架现浇法不适合本线，主要考虑节段预制拼装法和整孔架设法。对于轨道交通桥梁来讲采用整孔预制和节段预制均是可行、合理的方案，预制方案除了要有预制场地外，还要考虑架梁运梁。改线高架段主要沿佛山市禅城区规划文登路路中前进，文登路目前还未改造 ，如果考虑整孔预制架设法，采用桥上运梁主要受单线桥部分限制，路面运梁受文登路路面交通限制，经过综合比较，采用节段预制拼装法更适合本线。

经过上述从梁部结构形式、桥墩结构形式和施工方法等综合比较，佛山市城市轨道交通二号线一期工程高架结构采用整体箱梁配合墩柱花瓣墩，施工采用对周边环境影响较小的节段预制拼装法。

参考文献

[1]何宗华. 城市轻轨交通工程设计指南[M ]. 中国建筑工业出版社， 1996.

[2]施仲衡. 地下铁道设计与施工[M ]. 陕西科学技术出版社， 1997.

[3]范立础. 预应力混凝土连续梁桥[M ]. 人民交通出版社， 1988.

[4]《桥梁工程》人民教育出版社 范立础编