跨座式单轨交通简支PC轨道梁走形面平整度影响因素敏感性分析

刘琳

摘    要：芜湖市跨座式单轨交通体系中轨道梁既是高架桥梁的承重结构，也是列车运行的轨道，是梁轨合一体系。作为列车直接接触的运行轨道，为达到乘坐舒适度，轨道梁的平整度要求非常高，制造精度达到毫米级。轨道梁采用的预应力混凝土结构，预应力张拉往往引起轨道梁起拱，因此需设置相应的反拱值。然而施工误差会导致轨道梁起拱值的偏差，极大影响轨道梁走形面（顶面）的平整度控制。本文以跨度25m直线简支PC轨道梁为例，通过设定施工误差计算敏感程度，找出平整度控制的主要影响因素，并在施工过程给予了重点控制，实现了平整度质量控制目标。

关键词：芜湖单轨;轨道梁;平整度;敏感性分析

1  引言

芜湖市跨座式单轨交通是通过单根轨道支持、稳定和导向，车体采用橡胶轮胎直接骑在轨道梁上运行的轨道交通制式。跨座式单轨乘坐舒适度主要受轨道梁线形及走形面（顶面）平整度影响，对于简支PC轨道梁，每榀轨道梁的平整度是线形控制的基础，而走形面（顶面）平整度是每榀轨道梁控制的重中之重。

芜湖市跨座式单轨交通轨道梁采用预应力混凝土结构，梁宽设计为690mm，跨度25m的直线简支PC轨道梁梁高为1.8m。本文以跨度25m直线简支PC轨道梁为例，进行简支PC轨道梁走形面（顶面）平整度影响因素敏感性计算分析，得到轨道梁走形面（顶面）平整度受施工因素影响的敏感性程度，确定施工过程平整度质量控制要点，以实现控制精度目标。

2  走形面平整度质量指标

轨道梁作为列车运行直接接触的轨道，为保证乘坐舒适度，其平整度质量控制精度较高。轨道梁走形面（顶面）纵向平整度有2个质量控制指标：（1）在任何20m范围内，轨道梁制造公差不大于6mm;（2）在任何3m范围内，轨道梁制造公差不大于3mm。可见，平整度控制精度较高。

3  简支PC轨道梁施工工艺简介

芜湖单轨简支PC轨道梁采用梁场预制、现场架设安装的施工方法，因此预制阶段是简支PC轨道梁走形面（顶面）平整度控制的关键。

简支PC轨道梁预制施工工艺为：施工准备→台车放线→预埋件安装→钢筋绑扎、波纹管安装→模板安装→线形调装置安装→混凝土浇筑→第一批预应力钢束张拉→临时存放→第二批预应力钢束张拉→管道压浆→封端→出场架设。

其中线形调装置根据简支PC轨道梁的计算反拱值进行安装，设置于模板上部，作为轨道梁模板的一部分，是轨道梁混凝土浇筑高度的控制依据。预应力钢束的第一批和第二批张拉时间分别设定了相应的混凝土弹性模量值，以精确控制起拱值。

4  走形面平整度影响因素分析

如前所述，直线简支PC轨道梁预制施工时，通过模板上的线形调装置，设置了反拱值。如果預应力张拉等施工引起起拱值与设计状态相符，则走行面（顶面）基本处于平整的理想状态。

然而，在实际施工中，往往出现不能完全符合设计状态的情况，经过分析，主要影响起拱值的因素如下：⑴混凝土浇筑量偏差、⑵预应力钢束超张（或少张）、⑶预应力钢束张拉时混凝土弹性模量与设计值偏差、⑷预应力钢束偏位、⑸混凝土原材料不稳定引起收缩徐变偏差，以上因素会造成轨道梁起拱值与设计目标值出现偏差，继而影响轨道梁走形面（顶面）的平整度。

5  影响因素敏感程度计算

针对上述起拱值的施工影响因素，为研究各个影响因素的敏感性，以跨度25m直线简支PC轨道梁为例，设定一定的合理施工误差，计算对轨道梁平整度影响结果，以评定轨道梁走形面（顶面）平整度对不同影响因素的敏感性。

利用有限元分析软件建立模型，采用梁单元模拟简支PC轨道梁，逐个输入影响因素分别计算最大起拱值的偏差值，计算结果如表1所示。

从表中计算数据可知，轨道梁走形面（顶面）平整度受影响因素的敏感程度排序如下：混凝土浇筑量偏差、第二批预应力超张（少张）、收缩徐变偏差、第一批预应力超张（少张）、第一批预应力张拉时砼弹模偏差、预应力钢束位置偏差等，其中混凝土浇筑量偏差、预应力超张（少张）、收缩徐变偏差、混凝土弹模偏差是较为敏感的因素，在施工中须给予重点控制。

6  结论

跨座式单轨轨道梁走形面（顶面）平整度对乘坐舒适度至关重要，平整度的精确控制是施工重难点之一，对于简支PC轨道梁来说，起拱值越接近设计状态，平整度越好。通过上述计算表格，得知混凝土浇筑量偏差5%、第二批预应力钢束张拉力偏差5%和第一批预应力钢束张拉力偏差5%，分别影响反拱值达到2.15mm、1.95mm和1.45mm，对走形面（顶面）平整度影响很大，如起拱值控制不利，则会影响平整度质量控制指标，因此在施工过程中对混凝土浇筑重量、预应力张拉给予了重点控制。同时，由于施工中混凝土原材料及天气温度等影响，混凝土的弹性模量增长情况难以与设计状态完全一致，根据施工经验，不同季节混凝土初期弹性模量偏差可达30%，因此施工中也加强了对预应力张拉（尤其第一批预应力张拉）时混凝土弹性模量的控制。

在施工过程中，除了做好混凝土浇筑量、预应力张拉力及混凝土弹性模量等影响因素控制外，施工单位与设计单位加强了配合，施工单位及时将相关参数反馈，设计单位根据实际情况修正轨道梁预制工法指导书，优化包括反拱值在内的施工参数，确保与实际施工情况相匹配，最终实现了简支PC轨道梁走形面（顶面）平整度控制目标。

参考文献：

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