北京市轨道交通大兴线高架桥设计

桥粲北京市轨道交通士业／＼／、线高架桥设计王冰(中铁五院集团有限公司桥梁设计院，北京102600)摘要：北京轨道交通大兴线工程高架桥共3．167km，项目所处区段位于高烈度区，且沿线控制点较多，设计条件复杂。

结合高烈度地震区城市高架桥设计特点，介绍项目概况及主要技术标准，对高架桥孔跨布置和桥式方案的设计原则进行总结．提出了高架桥标准粱型快速施工的具体措施，对墩身截面尺寸与墩型选择的确定因素进行分析探讨，阐述本工程抗震设计遵循的原则，地震反应谱分析及钢筋混凝土桥墩延性设计方法，并提出设计中一些关键问题的处理措施。

关键词：轨道交通；高架桥；设计中图分类号：U448．28文献标识码：A文章编号：1004—2954(2012)02—0062一04D e s i gn f or V i aduct of Li ne D axi ng i n B ei j i ng R ai l T r ans i tW a ng B i ng(C hi na R ai l w ay Fi f t h Survey an d D es i gn I ns t i t ut e G r o up Co．，L t d，B ei j i ng102600)A bs t r act：Locat ed i n hi gh s ei s m i c i nt ens i t y r egi on，t he vi a duct of L i ne D axi ng i nB ei j i ng R ai l T r an s i t has a t ot a l l engt h of3．167ki l om et e r s，w i t h m a ny cont r ol poi nt s l ea di ng t o com pl i cat ed des i gn condi t i ons．A cc or di ng t o ur ban vi a duct desi gn f eat ur es i n hi gh i nt ens i t y s ei s m i c r egi on，t hi s paper i nt r od uces t he pr oject profi l e and t he m ai n t echni cal s t a ndar ds．The n，t he de si gn pr i nci pl es of s pan a r r ange m e nt and br i dge s t yl e of t he vi a duct ar e s um m ar i zed，w hi l e t he r api d cons t r u ct i on m ea s ur es f or st a nda r d gi r der of t he vi a duct ar e pr opos e d．Thi s paper al so anal y zes t he key f act or s of s ect i on s i z es and t ypes of t he pi er s．Fi nal l y，t he paper de scr i bes t he s ei s m i c desi gn pr i nci pl es，sei sm i c r e spons e spec t r um，duc t i l e de si gn m et hods of t he r ei nf or ced co ncr et e pi er s of t he vi aduct，and t hen put s f or w ar d a num ber of m ea sur es t o de al w i t h i m p or t a nt i s s ues i n t he desi gn．K ey w or ds：r a i l t r a nsi t；vi aduct；desi gn1工程概述1．1大兴地铁项目总概况北京轨道交通大兴线工程项目(简称大兴地铁)是北京周边区域长远规划发展的重要组成部分。

该工程南起南兆路，北接地铁4号线的马家楼站，并与4号线实行贯通运营，是北京市轨道交通中的主干线、南北交通大动脉。

该工程的建设将大幅度缩短大兴新城与市中心的时间、空间距离，对于整个大兴新城的建设具有十分重大的意义。

该项目线路全长约22．5l km，总投资80亿元，沿线共设l l座车站，其中西红门站为高架车站，新宫(南苑西)站至西红门站区间，高架区段长3167．12m，西红门站至高米店北(五环路)站区间，高架区段长收穑E t期：201l—08一l l作者简介：王冰(1983一)，女，工程师，2004年毕业于中南大学土木T程专业。

工学学士，E-m ai l：w angbi ng@LS y．cn。

62338．86m。

该高架桥区段为此次工程设计范围。

1．2桥梁工程概况大兴地铁沿线高架桥共40联，包括115个墩台，结构类型主要有以下几种：(1)全线普遍采用的常规梁跨为双线3x30m预应力混凝土连续箱梁，部分区间跨径采用2x25m、2×27m、2x30m、3x25m、3x26m、3x28m、(25+30+25)m 预应力混凝土连续箱梁，共27处：(2)跨越主要道路采用(30+45+30)m预应力混凝土连续箱梁、(38+58+38)m及(40+“+40)m连续刚构，共7处；(3)在小角度跨越道路、重要管线或布跨困难时，采用框架式桥墩，共2处；(4)在施工条件受限时，采用3x30m钢混结合连续梁，1—45m钢混结合简支梁，共3处；(5)跨越京开高速公路采用了(52+85+52)m V 形支承钢混结合连续刚构桥。

铁道标准设计R A I LW A Y ST A N D A R D D E SI G N2012(2)王冰～北京市轨道交通大兴线高架桥设计1．3沿线地形地貌及地质情况大兴地铁高架桥区间段位于永定河冲洪积扇的中上部，属于平原地貌，本区间段沿兴华大街行进，沿线地形平坦，地面高程相差不大。

高架区内无河流。

沿线无活动性断裂，第四纪覆盖层厚度大于50m，场地稳定性好，不存在不良地质作用和特殊岩土，适宜修建地铁工程。

工程场区地面以下l l一12m以上以素填土、粉土和砂土为主，以下为分布稳定的卵砾石土，偶夹砂土薄层，可作为良好的桩端持力层。

本区段仅在西红门站至高米店北(五环路)站区间存在软弱下卧层。

本场地抗震设防烈度为Ⅷ度，地震动峰值加速度为0．209，在遇地震基本烈度Ⅷ度时，20m深度范围内的粉土和砂土层均不液化。

2主要技术标准(1)正线数目：双线；高架线路直线标准段区间线间距4．2m(中间设疏散平台)。

(2)轨距：1435m m，采用60kg／m钢轨。

(3)轨道建筑高度：采用减振道床55cm(含钢轨高度)。

(4)设计最高行车速度：80km／h。

(5)最大坡度：26％0。

(6)最小曲线半径：400m。

(7)电动车组：车辆为国产B型4轴电动车组，车辆编组为6辆，轴重14．1t。

(8)牵引种类：电力。

(9)受电方式：接触轨上部受电。

(10)桥梁使用年限：100年。

(11)地震烈度：Ⅷ度。

3桥梁总体设计原则3．1高架桥跨度布置原则由于大兴地铁高架桥沿线路网发达，所跨越的城市道路、公路较多，地下管线密布，在桥梁设计时。

需充分考虑既有及规划道路和地下管线的影响，施工对桥下道路的干扰等诸多因素。

因此桥梁跨度的布置尤为重要。

(1)大兴地铁高架桥结构形式主要以3×30m连续梁为主，除受控制点影响外，尽量按等跨布置，1座桥尽量以同一梁跨布置。

1联桥一般采用2—3跨，以保证结构具有较好的刚度。

(2)桥梁斜交过路时，尽量采用较大跨度通过，并可通过调整控制工点跨度，使控制工点以外的孔跨一致，实现设计施工标准化。

(3)如受净空限制或施工条件控制时，可采用结铁道15i}准设计R A I L W A Y ST A N D A R D D E SI G N2012(2)桥梁-合梁方案，采用吊装施工或拖拉法施工，能够最大限度地减少施工对道路正常运营的干扰。

(4)跨越一般公(道)路，当桥梁与道路交角较小时，且道路旁有较大边沟，常用跨度不能满足立交要求，可采用刚构连续梁。

(5)跨路时亦可采用小跨梁配框架墩的桥梁方案来解决小角度立体交叉问题，可满足道路现状及规划要求，建成后对道路无影响，施工周期短，缺点是美观性欠佳。

3．2常用跨度主要桥式方案比选3．2．1等高度连续箱梁结合实际工程特点，大兴线高架桥常规桥型采用了较为经济的、跨度在25—30m等高度连续箱梁方案，与简支箱梁方案相比，具有如下优点：(1)等高度连续箱梁整体性好，耐久性强，行车舒适，平顺性好，有利于改善行车条件；(2)桥墩处不需要设置过多伸缩缝，梁长伸展，加上梁高一致，整个桥梁外形简洁优美，线条流畅；(3)可以大量减少锚具的使用，施工更为方便，同时降低工程费用；(4)采用等高度连续梁体系，由于在桥墩支点处负弯矩的存在，使得其跨中正弯矩同简支梁体系的跨中正弯矩相比显著减小，这就意味着可以节省上部结构的材料数量，减轻梁体自重，也使得下部结构桥墩部分的工程数量相应减少；(5)采用多孔桥支架立模、现场连续浇筑的方法施工，较为经济，能有效加快施工进度，桥梁整体性好，结构的耐久性强。

在大兴线的设计过程中，25—30m非标准跨度的箱梁在小半径曲线上和控制工点调整墩位上最为灵活。

本线均采用支架现浇法施工，不需要大型施工设备、不受场地的限制、对现状公路影响小，也能使得梁体平、立面都能做成圆顺的曲线，配合梁底和桥墩的流线形，达到了很好的景观效果。

图1为大兴线标准箱梁断面示意图。

圈1标准箱梁断面示意(单位：cm)3．2．2小跨度预应力混凝土连续刚构小跨度连续刚构是国外高速铁路积极推广应用的一种桥梁结构形式，在日本新干线上应用广泛。

大兴地63钆灶吐桥集王冰一北京市轨道交通大兴线高架桥设计铁高架桥在特殊地段多采用预应力混凝土连续刚构方案，与预应力混凝土连续梁方案相比，具有如下优点：(1)从结构受力方面可以降低梁部支点处的负弯矩和跨中的正弯矩，减小梁的竖向挠度，降低梁高；(2)抗震性能好，可以避免大吨位抗震支座以及防震落粱的设置；(3)连续粱的联长，受无缝线路的铺设条件和固定墩的设计控制，固定墩和桩基础尺寸大大加大。

采用连续刚构，可由连续刚构墩共同承担纵向水平力(制动力和无缝线路的长钢轨作用力)，减少主墩内力，对下部受力及结构尺寸较为有利。

3．3标准桥型梁部施工方法在大兴地铁高架桥设计过程中，为减少对地面道路交通的影响，缩短施工工期，降低对正常城市生活的干扰，对施工方法做了充分的考虑，相邻两联连续梁施工必须先施工预应力混凝土连续箱梁．然后再施工与其相邻的钢混结合梁，车站结构在梁部结构施工之后施工。