都江堰M-TR旅游客运专线有轨电车项目桥梁设计

胡玉珠 郭建勋

摘要：本文结合都江堰M-TR旅游客运专线有轨电车桥梁工程的环境和特点，介绍了桥梁设计的设计原则、技术标准，根据车辆行驶需求及轨道受力分析了梁部及桥墩结构刚度指标，给出了具体建议。对梁部选型、墩身设计、跨线桥梁的方案进行了介绍分析。

Abstract： This paper introduces the design principles and technical standards of bridge design based on the environment and characteristics of the tramway construction of Dujiangyan M-TR tourist passenger dedicated line. According to the driving demand of the vehicle and the stress of the track， the structural stiffness indexes of the beam and pier are analyzed. Specific recommendations are given. The introduction and analysis of the beam selection， pier design and over-the-line bridge were carried out.

关键词：有轨电车;梁部选型;结构刚度;花瓣形墩;隐形盖梁

Key words： tram;beam selection;structural stiffness;petal-shaped pier;invisible cover beam

中图分类号：U482.1;U441                           文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）10-0142-03

0  引言

现代有轨电车是一种运量介于轻轨和公交之间的轻型轨道交通，具有节能、环保、便捷、舒适的优点，其技术特性与轻轨相近。目前国内多个城市已建或在建现代有轨电车，且呈快速增长趋势。都江堰M-TR旅游客运专线是都江堰首条在建有轨电车项目，对省内类似地区的有轨电车建设具有示范作用。

1  项目概况

都江堰M-TR旅游客运专线线路整体由北向南，主要位于幸福镇、玉堂镇、中兴镇、青城山镇，与成灌铁路共同构建了都江堰市的公共交通网络体系。沿线地貌为成都平原冰水-流水堆积地貌，地势平坦，基础持力层以卵石土为主，沿线地震峰值加速度0.15～0.2g。线路全长约20.3km，既有桥梁约1.1km，新建桥梁约1.2km。桥梁工程包括区间新建桥梁三座，高架车站1座，改造既有跨河桥梁10座。

2  设计原则及技术标准

线路最高设计时速70km/h，按双线4.0m线间距设计。桥梁设计以“安全、适用、经济、环保和美观”为基本原则，满足线路总体布置和城市规划要求，满足规划道路的限界、河流行洪要求，满足供电、通信、信号、轨道、给排水、声屏障等有关工种工艺设计及预埋件设置等要求，充分考虑路线控制点、占地、拆迁等因素，充分考虑桥梁与城市景观和周边环境的协调。

车辆采用6轴低地板有轨电车，平均轴重不大于12.5。

3  上部结构设计

3.1 梁部刚度指标

梁部竖向刚度是影响车辆行驶舒适度的重要指标，在未进行梁体车桥耦合检算时，主要通过以挠度和梁端转角两个指标控制结构设计。对于无砟轨道结构，现行规范关于梁部刚度的规定对比如表1。

有轨电车设计时速一般低于80kN/h，其荷载较轻对于轨道的冲击效应也较小，其梁端转角可根据地铁规范取值。活载挠度是轨道平顺性的反映，在低速行驶时，其要求应低于城际列车的相关要求，按城际铁路取值亦可。在都江堰有轨电车桥梁设计时发现，由于车辆荷载较轻，常规跨度桥梁刚度指标均能满足上述指标上限值的要求。

3.2 梁部选型

项目从标准化施工、节约工程投资的角度出发，梁部以简支梁为主，跨越道路和河流时根据需要选用连续梁或连续刚构。全线桥梁平均墩高约7.5m，根据工程实践，当城市桥梁的墩高与跨度比例在1：2.4～1：4之间时，桥梁景观较好，符合人们的视觉审美习惯，因此选用跨越能力较强的30m梁作为标准跨度，采用20m梁配跨。

从城市景观考虑，梁部可选梁型一般为整体箱梁、小箱梁、槽型梁。槽型梁与沿线成灌铁路及市政桥梁外观不协调，造价略高。全线地势平坦，现场施工条件较好，整体箱梁相比预制小箱梁景观效果和行车性能更好，经济性差别不大，综合比选选择整体现浇箱梁结构。

3.3 梁部及附属结构

上部30m跨简支箱梁采用单箱单室结构，梁顶板宽9.2m，梁高2.0m。梁部采用C50混凝土，设置纵向预应力体系，梁部按《铁路桥涵设计规范》中城际铁路的各项指标控制设计。梁部桥面具体布置为：0.35m（栏杆）+1.05m（检修通道/电缆槽）+2.4m（轨道结构）+1.6m（中检修道/接触网）+2.4m（轨道结构）+1.05m（检修通道/電缆槽）+0.35m（栏杆），轨道结构采用轨道+承轨台模式，轨道采用槽型轨，扣件连接，轨道结构高52cm。

梁部采用可抽换式橡胶伸缩缝，球形钢支座，栏杆防撞等级为SS级，梁部采用箱中部单列排水，设置箱内集中排水管，通过墩台引入地下管道。梁端设置AB两种错位锚固方式，梁部根据梁型依次现浇施工。

4  墩台设计

4.1 桥墩刚度指标

目前地铁设计规范[2]和有轨电车设计规范[3]对桥墩纵向刚度的规定均为参照铁路桥涵设计规范制定，各规范桥墩最小水平线刚度取值如表3。

根据铁路桥涵设计规范[1]的条文解释，该项指标的制定主要是为了保证无缝线路的稳定性和安全性，使轨道附加应力和梁轨位移不超过限制。国家“九五”科技攻关项目[4]相关研究表明，钢轨纵向附加应力主要由桥上列车制动力、温度力、挠曲力等作用产生的，列车制动力占比较高。而桥梁下部结构纵向水平刚度大小是影响列车制动力的主要因素。墩台纵向刚度越大，由制动力引起的钢轨附加力越小，而温度伸缩力和挠曲力引起的钢轨附加力越大，制动力随纵向刚度的变化趋势比其他附加力更为显著。

根据《京沪高速铁路设计暂行规定》[6]的条文说明，为保证轨道的强度和稳定，钢轨的附加应力最大拉应力不超过80MPa，最大压应力不超过61MPa，根据铁路桥梁设计实践和众多文献资料的研究成果来看，在客货共线、高速铁路设计时，轨道的制动应力通常在10～40MPa范围，制动位移1～3mm以内。轨道结构的竖向动弯应力也是轨道应力的重要组成部分，普通铁路的动弯应力在100MPa左右。轻型轨道交通轴重较小，对应的动弯应力和制动应力相应较小。结合文献[5]分析，对比客运专线、轻轨荷载、有轨电车制动力进行对比。

有轨电车的制动力远小于客运专线、轻轨交通的制动力，以全部制动力均由轨道承受计算，轨道制动附加应力约为8MPa，远小于城际铁路或轻轨交通的制动附加应力，考虑其动弯效应也较小，桥墩水平刚度不再成为影响钢轨安全的控制性因素。

从列车运行安全、养护、旅客舒适度等方面考虑，仍需对桥墩墩顶位移加以限制，按上述几项规范的规定，均要求墩顶纵向位移满足Δ？燮5■，横向满足Δ4，Δ为墩顶位移（mm），L为桥梁跨度（m）。

4.2 墩台构造

桥墩采用花瓣型墩，墩身四面及顶部设圆弧倒角，增加了结构线条的柔和性，与梁体外观融入一体。桥墩墩高范围3～12m，墩身纵向尺寸1.4m，墩顶横向尺寸4.2m，墩底横向尺寸2.2m，中间设置宽30～120cm、深15cm槽口，兼顾排水管道设置。

桥台采用矩形实体桥台，台长3m，台高3～6m，台宽9.2m，台顶梁部两侧设置梯形挡块，台顶设置纵坡适应线路变化，梁台交界处按竖直梁缝处理。

5  跨线桥梁

线路两次小角度跨越106省道，线路半径仅100m，所需跨度约70m。有三种备选方案：①36+70+36m连续梁方案;②30+2×30+30m独柱中墩连续梁方案;③30+2×35+30m门式中墩连续梁方案。

三种方案优缺点对比如表5。

方案一小曲线大跨连续梁，结构受力复杂，温度变形附加内力大，梁端横向变形控制困难;梁高较高，为满足结构净空需太高线路高度，增加墩高桥长，经济性较差;变高度小曲线梁现浇施工难度大。方案二路中心设墩影响行车安全，在设置隔离带后需要对两侧路面拓宽，道路平顺性较差。方案三虽增设盖梁牺牲了一定的经济性，但保证了结构净空的同时，有效改善了梁部受力，保证了轨道结构的安全。

6  结语

都江堰MTR有轨电车项目，在2017年开工至今，各项工程进展顺利，较好的实现了设计意图，设计中的一些经验可供同类工程提供参考。

①有轨电车具有轨道交通的特点，但其荷载又远小于其他轨道交通，在梁部及墩台的控制指标上仍有较大的优化空间，规范的编制需结合车桥计算、运营测试等进一步完善。②城市有轨电车桥梁宜选用箱梁、花瓣式桥墩、Y性桥墩等景观和经济效果坚固的结构形式。③桥墩纵向水平刚度已成为桥墩设计的控制性因素，从改指标的制定初衷及各种车辆荷载的对比来看，有轨电车桥梁的纵向刚度对轨道安全的影响很小，规范宜取消相关规定或进一步优化。④小角度跨线桥梁结构采用隐形门式墩结构可以有效解决行车净空，减少大跨度结构的使用。

参考文献：

[1]TB 10002-2017，铁路桥涵设计规范[S].

[2]GB50157-2013，地铁设计规范[S].

[3]DG/TJ08-2213-2016&J13511-2016，有轨电车工程设计规范[S].

[4]铁道科学研究院铁建所.高速铁路技术特性与结构形式的研究，1996.

[5]吴定俊.城市轨道交通高架桥墩纵向刚度设计合理值探讨.城市轨道交通研究，2009（9）：26.

[6]鐵建设函（2004）157号.京沪高速铁路设计暂行规定.