引言
随着国民经济的持续快速增长以及城市化进程的不断推进, 汽车保有量接近饱和, 城市基础设施特别是城市交通设施与城市化发展的矛盾日益凸显。为了更好的利用城市空间, 便于车辆通行, 快速路、轨道交通构成的新交通系统相继成为各大中城市投资发展的重点。为了增强与周围环境的协调性, 新的交通体系往往以高架桥的形式出现。随后, 广泛存在于城市交通中的高架桥的选型是工程师进行设计和研究的首要任务之一。
1 城市高架桥选型的影响因素
1.1 整体外观应与城市景观和谐
高架桥作为伫立在城市中的“庞然大物”, 为城市交通提供了便利, 但由于高架桥大都采用钢筋混凝土结构, 这种灰暗的色调无疑加重桥体的厚重感与周围建筑形体形成反差, 空间缺乏生机与活力。因此在色彩上可以通过在混凝土表面辅以绿植突显造型, 同时净化空气。在线形上, 应遵循设计美学的理念, 采用合理的线形, 满足桥梁构造要求, 使桥型柔和美观, 增强与城市景观的协调性。
1.2 施工快速、安装方便
随着我国经济和科技的飞速发展, 高架桥从现浇法施工正不断向预制拼装转型。之前由于我国存在诸多运输, 架设设备等问题, 无法完成预制吊装施工。现如今, 梁部结构的设计和施工经验都比较成熟, 能适应整体现浇、整孔预制吊装、节段预制拼装等多种施工方法。梁部结构的制造更加工厂化, 标准化, 能够更好地缩短工期, 提高安装架设效率, 减少对城市周围交通造成的影响。
1.3 经济效益
经济效益指标是高架桥选型的重要影响因素之一, 其主要体现在对桥跨长度上。对于不同的梁截面形式一般跨径也不相同, 先张预应力混凝土空心板梁跨径一般为18~22m, 箱形梁目前跨径均在20m以上, 适合应用在跨径较大以及曲线梁和异形桥梁结构上。结合城市轨道长的特点, 连续梁比简支梁更加经济, 但连续梁桥在设计和施工方面也会更加复杂。
2 高架桥梁部结构选型
2.1 预应力混凝土空心板梁
近年来预应力混凝土空心板梁在城市高架桥中应用广泛。这种梁部结构构造简单, 工厂易于制作, 施工现场吊装重量小, 桥梁外型简洁, 特别适合于城市主干道施工期间不能中断交通的直线桥上。此类梁部结构具有施工简便, 造价低等优点, 但对曲线桥和异形桥, 线形变化繁多, 若采用预应力混凝土空心板梁结构, 构件种类差异多, 施工模板尺寸变化大, 则使施工复杂, 工程造价大大增加。
2.2 箱形梁
2.2.1 曲线预应力混凝土连续箱形梁
曲线预应力混凝土箱形梁的构造形式与直线预应力混凝土箱形梁有很多相似之处, 但由于它是曲线桥, 根据其结构受力的不同, 在构造上其自身也有许多特点。该曲线连续梁不仅具有桥型美观, 线形变化多端, 同时能够适应交通功能要求和地形条件限制, 符合桥梁的内部受力特点。
2.2.2 正交异形板钢连续箱形梁
跨径超过20m的桥梁采用正交异形板钢具有一定的优越性, 这种结构抗扭刚度大, 整体性好, 外型简洁美观, 适合于不能中断交通的城市交通要道。正交异形板钢箱梁由于可以分段吊装拼接, 构件重量轻, 安装周期短, 适用于快速施工。
2.2.3 异形变宽箱梁桥
在桥梁的总体布局设计中, 应尽可能把匝道连接处复杂的、异形区段简化成线形规则的异性变宽曲线桥。它具有整体性好, 箱梁翼缘伸臂长, 结构抗扭刚度大, 外观简洁, 建筑高度小的优点, 在城市弯、坡、斜异形桥中比较适用。此外, 当在城市内建桥工期要求紧迫时, 也有采用部分预制, 部分现浇的组合结构。
2.2.4 钢与混凝土组合连续箱形梁
这种形式桥梁跨越能力大并且可以分箱运输安装, 故构件重量小而轻, 吊装简便, 有利于快速施工, 在城市立交桥、高架桥建设中受到欢迎。
2.3 T型梁
早期修建的城市高架桥对T型梁的应用较多, 它的优点是可以预制装配、工程造价低、施工周期短, 缺点是建筑高度大、桥下外观不美观。当T梁跨度增大, 梁的高度相应增加时, 梁高和桥下净高会比例失调, 使人感觉不舒适。具体梁型比较见表1。
3 高架桥墩形选择
3.1 Y型墩
适用于T梁, 板梁等各种梁型。造型美观, 受力合理, 能充分改观结构的整体效果。墩高一般在5.5~6m以下, 适用于线间距较大的区域, 外观略显笨重。
3.2 T型墩
T型墩适用于板梁、T梁等, 用于箱梁时, 一般为一箱一线的分离式箱梁。它们的优点是除了满足结构受力要求外, 也达到了造型美观的目的。
3.3 单柱墩
主要适用于单箱单室的箱梁及梁底间距较小的梁型。其截面可以是圆形、矩形、多角形等, 这种桥墩的外貌轻盈, 视空开阔, 造价经济。
3.4 双柱墩
适用于板梁、箱形梁、T型梁等各种桥型。这种桥墩的刚度大, 稳定性高。墩身可做纤细, 提高材料自身利用率。缺点是其占地空间比较大, 造型缺乏美观。
4 结语
由于城市高架桥梁为永久建筑, 在进行设计时, 必须对桥梁的选型进行充分的研究, 既要满足结构自身的构造要求, 保证结构的安全性。同时也需要注重城市轨道交通高架桥与城市发展, 外观景观相协调, 使其融入城市的整体文化内涵中。如此方可设计一座美观、合理、经济的城市高架桥。
摘要：随着国民经济的持续快速增长以及城市化进程的不断推进, 快速路、轨道交通构成的新交通系统相继成为各大中城市投资发展的重点, 为了增强与周围环境的协调性, 新的交通体系往往以高架桥的形式出现。本文论述了广泛存在于城市交通中的高架桥在选型上的主要影响因素, 并对城市高架桥的梁部结构的结构形式和构造特点进行了详细论述, 为进行城市高架桥建设的相关人员提供一定依据。
关键词：城市高架桥,结构选型,梁部结构,桥墩
参考文献
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[2] 黄剑源.城市高架桥的结构理论与计算方法[M].科学出版社, 2001.
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