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3.5 桥上梁结构

3.5.1 基本结构型式

上海磁浮线沿线设置了维修专用道,并以围栏与外部隔离。桥上梁结构实际上泛指在下部支承梁上架设磁浮轨道梁的结构体系,下部的支承桥梁与叠合梁的支承梁有着很大区别,实际上是一个平台。支承桥梁上除了敷设轨道梁之外,还能用于布置轨旁设备,并为应急救援、旅客疏散和日常维护提供通道和平台,从而满足长大干线轨道设备布置、运维、架设与节地的需求。桥上梁式结构为针对长大线的系统全面升级提供了条件,包括牵引供电系统的配置、现有的紧急停车模式等。在设计时,支承梁作为初级支承结构来考虑。本节着重介绍标准跨度的桥上梁结构,所论述的内容对跨越大江大河的大跨度桥梁亦具有参考意义。

由于高速磁浮轨道交通系统列车抱轨式运行,为列车运营限界需要,轨道功能面需要高于支承桥面一定高度,以最高运行速度500km/h的平直线线路为例,轨道滑行面距离桥面最小高度要求为1250mm。因此,桥上梁结构主要包括支承桥梁、轨道及其在桥梁上的支承。桥上梁结构主要有轨道板梁+立柱+支承梁和轨道梁+支座+支承梁两种形式。桥上梁轨道结构总体布置如图3-21和图3-22所示。

图3-21 桥上梁轨道结构(梁上敷设轨道梁型式)

图3-22 桥上梁轨道结构(梁上敷设轨道板梁型式)

桥上梁轨道结构的主要特征如下:

(1)高精度的桥上轨道结构与精度相对较低的支承桥梁结构相结合。

(2)可以利用支承平台布置轨旁设备。

(3)能为紧急救援和旅客疏散提供平台。

(4)桥上具有维护空间,满足日常检查和维护需求。

(5)根据需要,支承梁可以设计为满足运梁要求。

支承梁采用箱梁结构整体性好、抗扭性能好、跨越能力大、结构简洁,总体上较为美观舒适,可以选择为基本跨径为24.768~30.96m的简支预应力单箱单室混凝土箱梁,箱梁上表面可根据需要布置双线或单线轨道梁。

支承梁按照初级支承结构进行设计,须保证轨道变形满足系统要求。根据需要,可作为支承梁的运输平台,在设计时应考虑以运梁车在梁上运输支承梁和轨道梁的施工荷载。布置在支承桥梁上的轨道梁可以采用跨度较小的轨道梁如12.384m整体式π形轨道梁,以减小轨道梁机加工难度,方便运输和架设。

支承梁两侧布置侧墙,根据环保需要,可安装不同高度的声屏障。侧墙上通过壁挂式支架固定强电电缆,从而避免地面埋设电缆沟。为了避免电磁干扰,弱电电缆可在双线中间桥面上纵向布设。用于车地通信的天线杆可安装在侧墙上或双线支承梁面中间。在上海磁浮线进行的模拟试验情况如图3-23所示。

图3-23 在上海磁浮线进行的桥上梁结构模拟试验

根据牵引系统的轨旁设备布置要求,可以在相应位置安装定子开关站等设备,根据需要对支承梁相应位置适当加宽和加强(图3-24)。

轨道两侧布置应急疏散通道,为车辆在线路任意位置停车疏散创造了条件。疏散通道平时可兼作检修通道。结合地面道路布置条件,沿线每隔一定距离设置桥面到地面的疏散楼梯(图3-25),方便人员撤离。

图3-24 轨旁设备布置示意图

图3-25 疏散设施布置示意图

上部的轨道梁选型以易加工、体量小、便于运输和安装为原则。根据研究,推荐使用敷设轨道梁的方式。在支承桥梁端部,安装支座可调的跨梁跨过相邻支承梁端缝,以减小支承梁梁端折角对轨道平顺性的不利影响。导致支承梁端折角的主要因素包括支承桥梁温度变形、混凝土徐变变形和下部结构的不均匀沉降。设置跨梁可减小支承桥梁作为初级支承结构的变形对上部轨道变形的影响,提高线路对环境因素影响的适应能力。

当采用6.192m预制板梁时,可以通过设置与支承梁面浇筑在一起的连续式承轨台来支承,也可以采用支墩支承。采用双跨连续结构,沿线路纵向共3个支墩,每个支墩上设置2套连接装置连接板梁与支墩(图3-26)。

图3-26 桥上板梁+支墩结构示意图

当采用12.384m整体式π形轨道梁时,轨道梁通过支座支承于支承梁上,以24.768m跨度支承梁为例,轨道梁对称跨过支承梁端,通过支座支承在支承梁四分点处,利用对称性,可抵消箱梁的温度变形对轨道线形的影响,减小支承桥梁墩基础不均匀沉降的影响,需要时通过调整轨道梁支座,以保证线路的平顺性(图3-27)。

3.5.2 轨道梁与支承桥梁的结合

采用桥上轨道梁方案时,轨道梁直接通过支座支承于支承桥梁顶面。为了便于后期线形维护,可采用已在上海磁浮线中成功应用的可调支座。

如采用桥上板梁方案,板梁与承轨台或支墩之间既要可靠地连接,又要便于调节和维护。可采用螺杆直接连接和板_支墩连接件两种方式。

图3-27 桥上π形梁布置

1)螺栓连接机构

如图3-28所示,该机构由板梁底部连接处内螺纹预埋件、高度调节垫片、水平定位垫板、螺栓孔套管预埋件以及螺杆组成。采用这种连接方式,在曲线段,如果在支墩上设置横坡,将导致每个墩尺寸都有不相同高度和墩顶倾角,现场土建施工精度和质量都难以保证,因此横坡宜设置在轨道板底部(图3-28b),精度由加工保证,现场安装时轨道板须“对号入座”。

图3-28 板梁与支承梁的螺杆连接方式

2)板_支墩连接机构

这种连接方式本质上与上海磁浮线叠合式轨道梁相同,其特点是混凝土支墩顶面水平,轨道板的规格相同,轨道板和支墩之间设置连接机构(图3-29),在曲线段,连接机构为楔形以设置横坡。该方法最大优点是使板梁规格大大减少,易于批量制造加工,虽然在曲线段亦有连接机构对号入座的问题,但是由于连接及机构重量较轻,易于安装。连接机构上、下两个基准面须在厂内机加工,由于在现场施工时,其上部与板梁底埋件连接,下部与支墩埋件连接,故连接面的部位须保证一定的加工精度,以确保连接机构与板梁和支墩之间固定时易于满足轨道的精度要求。

图3-29 板梁与支墩之间的连接机构

3.5.3 轨道梁安装和精调

当支承桥梁上放置轨道梁时,轨道梁的安装和精调可参照上海磁浮线的经验,在轨道梁初步就位后,应放置一段时间,待支承梁和支承梁墩台沉降稳定后再进行精调。

支承桥梁上采用板梁时,可利用专用的板梁定位工装辅助安装和精调(图3-30),该机构主要由两榀小型自走行式龙门架组成,可在支承梁面沿线路方向移动。精调时首先将板梁固定在龙门架上(利用板梁吊装螺孔),利用龙门架底部的丝杆机构或液压装置调整板梁姿态和位置。待板梁就位后,将其与支墩通过预埋件固接在一起。

图3-30 板梁现场安装精调工装示意图

为了精调的需要,在轨道梁上需要设置测量基准点。在预制轨道梁时将基准点埋件预埋在梁体中,在机加工轨道梁的同时,对基准点预埋件进行机加工,轨道梁基准点的设置如图3-31所示。

在运维阶段,轨道梁的调整方法与架设阶段相同,考虑到龙门架式工装体量大,不利于线上维护作业,需研制用于维护的简易工装,具体可参照上海磁浮线轨道梁调整的作业方式,利用小型液压装置实现。

图3-31 轨道梁精调定位基准点布置

支承梁上采用轨道板+支墩和小跨径轨道梁+支座两种型式在技术上均可行。相比较而言,虽然前者具有轨道板重量轻、便于运输的优点,但是轨道板与支承桥梁之间的连接复杂,轨道板跨度小,精调工作量大,且后期线形调整困难;而小跨径轨道梁方案中,轨道梁的安装相对简单,跨接支承梁的方式能够大大减小下部结构沉降对轨道几何平顺性的影响,在运营期线形调整也更加方便,因此较前者更具优势。

对上述各方案的比较见表3-2。

表3-2 桥上梁轨道结构比较

综上所述,采用桥上梁结构,可满足设备安装的要求(包括电缆、38G天线、定子开关柜和声屏障等),为轨道敷设提供平台,并能提供设备检修和应急疏散通道。支承梁可以采用工厂预制和现场现浇方法施工。虽然总体上结构的成本有所提高,但可避免沿线修建维修便道,减少征地,且给运营维护带来极大便利,综合效益明显。 7iumwYuGBI5cBgOjl+APkWlwyPXlXmBYGnjWzTRSEFS9HrimQh0wLS7sUUdCe+6W

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