厦门市BRT高架桥梁总体设计与静动载试验研究

厦门市BRT高架桥梁总体设计与静动载试验研究

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厦门市BRT高架桥梁总体设计与静动载试验研究 秦红禧,何旭辉,欧阳永金

(1.中南大学土木建筑学院,长沙410075;2.厦门市市政建设开发总公司,福建厦门361004)

摘要:介绍厦门市BRT1号线高架桥梁的整体设计,对其设 计荷载,结构体系选择,桥跨和桥梁横断面布置,以及附属设施 等进行了详细介绍,并论述其在设计过程中所体现的桥梁美学 思路.此外,以厦门BRT1号线高架桥中的典型桥梁——吕岭 路跨线桥为研究对象,测试并分析该桥的自振特性,静载作用 下的梁体挠度和应力,以及行车激振作用下的冲击作用.试验 结果表明:结构在使用荷栽下处于弹性工作阶段,具有良好的 强度与刚度,满足设计要求.

关键词:BRT;高架桥;总体设计;静动载试验;冲击系数 中图分类号:U442.5文献标识码:A 文章编号:1004—2954(2011)02—0059—06 1概述

BRT(BusRapidTransit)是源自巴西的一种新型 的大容量的公共交通措施,是当前国际上积极倡导推 广的一种以人为本的公共交通模式.因具有低成本, 收稿日期:2010—08—03;修回日期:2010—11—06

作者简介:秦红禧(1983一),男,中南大学土木建筑学院在读研究生. 低污染,高效率及乘车舒适的特点,近年来在世界各地 特别是亚洲各大城市,得到了较大范围的推广和应用. 由于其投资及运营成本远远低于轨道交通,运营和使 用效果又接近轨道交通,因此被称为\使用公交车的 地面铁路\厦门BRT1号线于2008年9月正式投人 使用,是我国首个高架桥模式的快速公交系统. 厦门市BRT1号线,起自第一码头,终至厦门新 站,线路全长32.96km,其中高架线路22.9km,地面 线路7.96km,地下线路2.1km桥段.全程共设车站 22座,其中高架车站16座,高架车场1个,地面车站 4座,地下车站1座,如图1所示.值得一提的是,1号 线中总长度为15.364km的岛内区间段,全部采用高 架桥形式,高架车道与高架车站仅占用道路中央4ITI 绿化带,大大减少了对地面空间的占用,如图2所示. 此外,从城市的长期发展考虑,BRT1号线线位与 轨道交通1号线的线位重合,近期为BRT大容量公交 系统,远期升级为轻轨,这种设计在我国亦尚属首例. 有限元计算,可以得出以下结论.

(1)活载在混凝土和钢结构中产生的主拉应力约 占恒载产生的应力的1.53%～3.59%,主拉应力约占 3.51%～8.69%,说明大跨度刚架系杆拱桥中,材料的 能力主要用于克服恒载作用,活载效应并不明显. (2)钢一混凝土连接段嵌入混凝土中的钢板应力 随着嵌入深度的增加,应力急剧减小,说明剪力键发挥 了作用,可以将钢拱肋的应力有效地传递给拱脚混凝 土.因此施工中要保证剪力键施工质量,以保证钢板 与混凝土共同受力.

(3)钢一混凝土连接段的钢结构以受压为主,除应

力集中点外,绝大部分区域压应力均在容许应力范围 内.钢结构应力集中区域位于钢拱肋与混凝土接触面 的下角点,区域很小,应力集中点最大压应力为 一

253MPa(恒+活工况).

(4)钢一混凝土连接段处混凝土最大拉应力为 1.56MPa(恒+活工况),最大压应力为一12.9MPa(恒+ 活工况),均满足规范要求.

(5)系杆锚固区域的混凝土除去应力集中点外, 绝大部分区域主拉,主压应力满足容许应力要求.最 大主拉应力为4.33MPa(恒+活工况),最大主压应力 铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2011(2) 为一29.5MPa(恒+活工况),均属于个别点的应力集中 现象,应力幅值下降很快.因此实际结构中,需要在锚 固区布设钢筋网以分散应力,且施工质量需加强. 参考文献:

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桥梁?秦红禧,何旭辉,欧阳永金一厦门市BRT高架桥梁总体设计与静动载试验研究

图1厦f-1BRT1号线线路规划 图2厦门BRT1号线高架桥立面布置 2高架桥梁总体设计 2.1设计荷载

厦门市BRT主体结构设计使用年限为100年,钢 结构防腐为3O年.对于BRT这种大容量公交系统的 车辆选取以及轻轨活载的选取,目前规范中尚无相应 的规定,设计时应根据实际情况进行选取.厦门市 BRT桥梁结构分别按BRT车辆活载及直线电机B型 车活载进行双重检算,其计算活载如下. (1)BRT车辆荷载:BRT车辆重295kN,按三轴布 置,P=100kN.荷载图式见图3. I

———————————————r_ I336I_612I.5801270I P|2Pi2 II

图3BRT车辆荷载图示(单位:cm)

(2)直线电机B型车辆载荷:每列车按4辆编组, P=130kN.荷载图式见图4. PPPPPPPPPPPPPPPPP/2P/2 60 Il 地珥

图4直线电机B型车辆荷载图示(单位:cm) (3)人群荷载:4.0kPa.

(4)地震烈度:地震动峰值加速度0.1g,相当于 7度地震区.

(5)风荷载:按\全国基本风压图\考虑. 2.2桥梁结构体系的选择

国内目前建成的城市高架桥和轨道交通高架线路 比较多,简支体系和连续体系在高架桥梁中均有运用. 针对本项目而言,若简支结构体系过多,伸缩缝会使乘 客的舒适性大大降低,违背了\以人为本\的设计理 念;同时车轮撞击梁端伸缩缝产生的噪声也对城市环 保构成影响.因此,本项目采用较短联长的连续梁作 为标准联,一般联长控制在100～120m. 2.3桥跨布置与横断面布置

厦门市BRT高架桥梁在进行桥跨布置设计时,充 分考虑道路的规划横断面和地面交通组织,在满足行 车条件下进行桥梁布跨,根据景观和施工的要求,孔跨 布置力求标准化,不宜采用大跨,以免破坏桥梁建筑空 间上的连续性,增大体量.尽量不采用或少采用门式 墩,通过地面交通组织的改造和桥梁结构形式的调整, 将门式墩对空间的分隔感降到最低.并充分考虑桥梁 跨度布置与工程实施时的各项影响因素,保证桥梁施 工在合理划分的标段范围内具有统一的工法.经综合