城市轨道交通大跨度连续桥调线调坡设计研究张卫东

城市轨道交通大跨度连续桥调线调坡设计研究张卫东

张卫东

武汉新业人力资源服务有限公司湖北武汉430000

摘要：近年来，我国的城市化进程有了飞速的发展，城市轨道交通建设越来越多。城市轨道交通工程调线调坡是土建主体结构完成后铺轨设计、施工的重要环节。对单孔跨度超过100m的预应力混凝土连续梁桥，施工线形控制误差、桥梁设计预拱度、铺轨过程中桥面附属荷载上桥引起“桥动基标动”、及考虑预应力混凝土桥梁长期收缩徐变下挠对运营线路影响，造成大跨度桥梁调线调坡的复杂性。本文以某轨道交通大跨度桥梁实际案例，设计综合了桥梁结构专业、线路专业、轨道专业间协作提出线路铺轨控制高程的设计研究方法，供同类工程参考。

关键词：城市轨道交通；大跨度连续桥；铺轨；徐变下挠；调线调坡

引言

由于施工误差、结构沉降变形等因素容易导致土建移交线形偏离原设计线形，尤其对单孔跨度超过100m的预应力混凝土连续梁桥，施工线形控制误差、桥梁设计预拱度、铺轨过程中随着道床混凝土浇筑、轨枕、声屏障等其他桥面附属荷载上桥引起铺轨测设基点是动态变化的、及考虑预应力混凝土桥梁长期收缩徐变下挠对远期运营线路影响，造成大跨度桥梁调线调坡的复杂性。

1主要技术标准

某线路一期工程线路全长54.1km。全线在三处斜跨路采用了主跨150m大跨度连续刚构桥的设计，桥梁跨度组合为（80+150+80）m。该桥结构新颖，桥梁主跨达150m，在城市轨道交通项目上为同类预应力混凝土梁桥桥型首例。本桥施工方法采用挂篮悬臂浇筑施工。（1）设计使用年限：桥梁结构100年。（2）设计活载：列车编组，初、近、远期采用6辆编组，列车采用B型车，轴重140kN。（3）行车速度：直线段设计速度为120km/h，小曲线段设计速度为85km/h。（4）线路：城市轨道交通线路，正线为双线，直线部分线间距4.2m，标准轨距1435mm。（5）钢轨：正线、辅助线均采用60kg/m钢轨、U75V普通热轧钢轨。（6）无缝线路：正线铺设区间无缝线路，地下线锁定轨温25+5℃，地面、高架线锁定轨温为30+5℃。（7）道床：采用钢筋混凝土短轨枕式整体道床，高架线轨道结构高度540mm。（8）扣件铺设密度：直线及R＞400且坡度i＜20‰地段扣件铺设密度1680对/km，R≤400或坡度i≥20‰地段扣件铺设密度1760对/km。（9）曲线超高：正线曲线地段轨道按《地铁设计规范》（GB50157-2013）设置超高。（10）减振降噪措施：一般减振地段轨道减振措施，采用弹性分开式扣件、并配置高弹性垫板。严格控制轨道施工质量，并对轨道进行经常性的养护维修，保持轨道结构的良好状态，保证列车的运行平稳。

2调线调坡铺轨工艺流程

用龙门吊吊装至地铁专用平板车上，轨道车运输至作业现场，再由铺轨门吊将轨排吊铺到位，采用钢轨支撑架架轨，调好轨道方向、水平、轨距、超高，使轨道几何尺寸达到设计标准后，浇筑道床混凝土，完成整体道床施工。各种预埋管线等，在整体道床施工时，按设计要求一并完成。所铺无孔钢轨用无孔夹板连接。道床混凝土采用商品混凝土，用混凝土搅拌运输车运送至施工地点或下料口处，通过泵送或漏斗输送到地下线平板车混凝土料斗，轨道车推送至工作面进行浇筑。

3大跨度预应力混凝土桥梁调线调坡重难点研究

线路平面线形符合原施工图设计线形，即平面调线按原设计即可。但线路纵断面线形按复测数据表明，桥面裸梁高程拟合线形较差，主要原因分析为施工过程线形监控出现偏差。综合桥梁预拱度度设计要求，本桥需要通过铺轨调坡设计，拟合出匀顺的轨顶控制高程。对大跨度预应力混凝土梁桥铺轨调坡设计存在重难点如下：（1）土建施工误差。本桥采用挂篮悬臂浇筑施工，按照桥梁设计规范，大跨度预应力混凝土连续梁桥施工中应设置预拱度，预拱度包括如下三部分：恒载预拱顶、活载预拱度（为静活载的一半）和挂篮变形。（2）混凝土的徐变效应。预应力混凝土梁桥的梁体在预应力荷载作用下的挠度变形缓慢发展，因而对桥梁设计及施工中的徐变变形分析尤为重要。如果徐变变形的预测不准，在运营阶段梁体徐变变形的发展将会引起桥面的立面线形不平顺，严重影响行车安全和旅客舒适度，甚至将造成梁体下挠过大而无法使用。后期徐变由于其在线路铺装完成后发生，且其发生的时间历程很长，对线路的平顺性存在较大影响。施工中，往往将其视为恒载变形考虑至恒载预拱度中，而实质上线路铺装时改徐变变形量尚未发生，则产生两类问题：①若线路铺装中不考虑该部分变形，则徐变发生后（2~3年），由于后期徐变的影响，轨道线形将呈曲线状；②若线路铺装中予以考虑，则线路开通前期轨顶呈曲线状，需等到后期徐变全部发生完成，轨顶线形理论上方能达到设计线形[2]。即线路铺轨调坡设计时需考虑徐变效应影响。（3）“桥动基标动”。裸梁成桥时桥面附属设施暂未上桥，附属包含防水层、短枕式整体板式道床、钢轨结构、桥梁挡板、电缆及支架、紧急疏散平台、横坡垫层、声屏障等重量。测设基标一般采用膨胀螺栓锚在点位上，设置于道床外侧，基标顶面标高低于行车前进方向右侧钢轨顶面400mm。存在重难点：①铺轨时道床混凝土浇筑过程、钢轨及轨枕上桥过程桥梁跨中发生下挠变形，即桥动引起基标竖向移位变形，若采用基标复测绝对高程来控制钢轨锁定高程则存在测量复杂（基标受附属重量上桥引起竖向发生移位变形）；②业主测量队复测高程基标为桥面左线、右线的线路中心高程作为调坡设计输入数据，而基标是设置与道床外侧的，需要调坡设计输出数据提交铺轨单位重新进行换算基标控制高程。

5工艺措施

（1）对土建主体进行工程移交，要对土建的主体结构宽度和高度进行检查，主体结构标高应满足施工规范要求。根据土建单位提供坐标表、中线控制桩表、水准基点表、主体结构限界等资料双方进行现场交接，包括检查控制桩是否稳固，标识是否清楚，所交桩点是否与资料相符等。土建单位贯通测量并向调坡调线设计单位移交测量资料；调坡调线设计单位根据测量资料进行复核，合格后根据外业测量资料进行调坡调线设计。（2）线路专业根据桥面实测数据及后期恒载变形值进行调线调坡，并将调线调坡后的线路纵断面（轨道目标线形）反馈给桥梁专业及轨道专业复核。（3）如果与理论计算基本符合，桥梁专业反馈同意意见。如果轨道荷载变化较大，引起桥梁变形有较大差异，桥梁应反馈给线路专业重新协商调坡事宜。（4）调线调坡设计成果资料提交铺轨土建施工单位，对“桥动基标动”的情况，土建单位应根据调坡设计成果资料换算与桥面各基标的相对高差，采用相对值控制轨道结构高度，即轨道锁定后能适应桥动基标动的特点。

结语

综上所述，大跨度预应力混凝土桥调线调坡设计需桥梁结构专业、线路专业、轨道专业间协作提出铺轨控制高程。“桥动基标动”需采用相对高差控制轨道结构高度。对土建施工误差、桥梁预拱度设计及徐变影响，需土建主体施工完成后，重新复测成桥桥面线形，提交设计单位进行调线调坡设计。其中调坡设计综合考虑实际成桥线形，提交线路专业重新拟合线路平顺性，若成桥线形预抛高量偏低，线路拟合时宜上抛平衡二期附属重量产生的阶段下挠量。全桥附属设施完成后，若存在少量线形偏差及运营阶段徐变影响产生线形变化，需要在运营过程中通过轨道扣件加以调整。

参考文献

[1]《地铁设计规范》（GB50157-2013）[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2]《铁路桥涵设计规范》（TB10002-2017）[S].北京：中国铁道出版社，2017.

[3]徐振廷．城市轨道交通线路选线设计[J]．交通科技，2009(b07):96-98．

[4]顾保南，叶霞飞．城市轨道交通工程[M]．武汉:华中科技大学出版社，2006:20-24．