云巴胶轮有轨电车桥梁总体设计

延力强，陈继太，林兆宗

（中国铁路设计集团有限公司，天津 300308）

1 概述

云巴胶轮有轨电车（简称云巴”）是随着新技术的发展而涌现出的新型轨道交通出行方式，是通过对传统胶轮导轨系统进行小型化研发而产生的低运量轨道交通系统。列车最大长度为75 m，运输能力为5 000～12 000 人次/h，路权型式为全封闭，敷设方式以高架为主，设计最高速度为60～80 km/h。

云巴车辆搭载无人驾驶系统、深度集成的综合调度系统、人脸识别系统等高科技配置，具有建设成本低、建造周期短等诸多优势，可广泛应用于大中城市主要交通线路、超大型城市交通加密线，为居民提供更智能、舒适、便捷的出行服务，助力城市公共交通系统升级。目前，国内的云巴项目主要集中在深圳、重庆、天津、长沙、贵阳、西安等城市。文章将结合深圳市某云巴胶轮有轨电车项目，系统介绍云巴胶轮有轨电车桥梁设计要点及创新。

2 工程概况

深圳市某云巴胶轮有轨电车项目线路全长8.8 km，采用高架敷设方式，设站11座，其中换乘站3座；最大站间距1.35 km，最小站间距0.45 km，平均站间距0.81 km，桥梁占比95%，平面示意图见图1。

图1 云巴胶轮有轨电车线路平面图

2.1 自然条件

（1）地形与地貌。深圳市位于广东省中南部沿海珠江三角洲平原。全境地势东南高，西北低。大片区域地形以低山丘陵为主，间以平缓的台地，西部为滨海平原。

（2）气候条件。深圳市气候类型属亚热带季风气候，热量丰富，日照时间长，雨量充沛。年平均气温22.5℃，月平均气温1月最低，为14.9℃，7月最高，为28.3℃。年平均风速2.6 m/s，极端条件下最大风速40 m/s。

（3）工程地质。沿线表层为第四系覆盖层，主要分布有素填土、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、中砂、粗砂、砾砂、圆砾土卵石土。基岩主要为花岗岩、砂岩、粉砂质页岩等。

2.2 建设条件

该项目分别跨越坪山河、赤坳河。线路主要沿坪山区路中敷设，路网密集，与龙坪路、丹梓西路、坪山大道、兰竹路、东纵路等市政道路交叉约35处。

跨越的城市轨道交通线路主要有深圳市轨道交通14号、16号、21号线。

与线路交叉的市政管线种类较多，主要有给（排）水管道、燃气管道、电力管线等。

2.3 主要技术标准

（1）线路等级：云巴交通系统。

（2）列车最高行驶速度：80 km/h。

（3）列车编组：比亚迪4辆编组。

（4）线路标准：双线，标准线间距为3.2 m，平面最小曲线半径30 m，最大坡度80‰。

（5）抗震设防烈度：Ⅶ度，动峰值加速度0.1g。

（6）设计使用年限：桥梁主体结构为100 年，钢结构防腐体系为15 年。

（7）车辆设计荷载：超载轴重70 kN，车辆设计荷载见图2，图中P代表车辆轴重。

图2 云巴车辆设计荷载图示（单位：kN）

3 常规轨道梁设计

云巴桥梁及轨道合二为一，车辆采用内嵌式走行模式，走行轮位于导轨梁两侧窄箱梁顶面，导向轮位于箱梁内侧，箱梁顶板向内侧伸出130 mm，可阻挡导向轮，防止列车倾覆。在2个窄箱之间横梁上敷设钢网片作为疏散通道。走行轮、导向轮与轨道梁相对关系见图3。

图3 转向架与轨道梁相对关系图

常规轨道梁从材料方面考虑，可采用钢结构和混凝土结构，从结构体系方面考虑，则可选择简支梁体系和连续刚构体系。选择合理的材料和结构体系，有利于缩减施工工期，降低施工难度、造价，减小对环境的影响。2组标准梁材料与结构体系具体对比结果见表1、表2。

表1 标准梁材料比选

表2 标准梁结构体系比选

3.1 标准梁材料比选

由表1可知，钢结构桥梁重量轻，便于运输吊装，现场施工步骤简单，容易控制结构精度，沿线桥墩较矮，且能降低运营期间的钢梁维护难度。因此，推荐采用钢结构轨道梁。

3.2 标准梁结构体系比选

从优化结构受力，增大跨径，减少支座、伸缩缝工程量及维护工作等方面出发，该项目采用连续体系桥梁。又考虑到连续刚构存在联间墩景观效果一般、梁体线形调整较难等问题，该项目最终采用连续梁方案。

3.3 墩型设计

桥墩应有足够的强度和稳定性。就设计目标而言，桥墩造型的设计应不但能避免荷载作用下的过大位移，还能使上、下部结构协调一致，轻巧美观，以和谐融入城市环境。桥墩类型通常有T形墩、Y形墩、花瓶墩等基本型式，墩柱主要有矩形，圆形等截面。各方案桥墩设计见图4、图5、图6。

图5 桥墩方案2

图6 桥墩方案3

从结构受力、景观效果等角度考虑，结合深圳当地特色，该项目决定采用图4所示的桥墩设计方案，即六面T型墩方案。

图4 桥墩方案1

4 特殊大跨桥梁设计

4.1 大跨连续钢梁

为跨越市政道路、高速公路、河流，采用主跨为40～60 m的三跨连续钢梁，采用单箱单室截面，箱宽为1.7 m，箱梁上设置走行板及导向板。跨度L在满足40 m≤L＜60 m时，主跨为等高截面，边跨沿纵向为线性变高截面；跨度L= 60 m时，梁高沿纵向按二次抛物线变化。梁体实景见图7。

图7 连续钢梁桥实景

钢梁在梁厂分节段加工预制，运到桥位处进行吊装拼装，以减小对市政交通的影响，缩短施工周期。钢梁的桥面即车辆的走行面，钢梁的线型除满足线路平面曲线、竖曲线、超高等要求，还应满足预拱度要求。因此，钢梁制造、现场安装质量要求较高。不同跨度连续钢梁主要指标见表3。

表3 连续钢梁主要指标

4.2 65 m 简支独肋拱桥

线路沿荔景南路跨越兰竹西路，双向六车道，路面宽47.5 m。结合桥梁景观及受力行为，采用65 m简支独肋拱桥方案。

65 m拱桥采用纵横梁、整体桥面板体系。纵梁梁高1.6 m，在纵梁端部局部加高至2.5 m；纵梁横断面为倒梯形，上部宽1.7 m，下部宽1.4 m，上方设钢轨道梁，钢轨道梁通过支座与主梁连接。全桥共设12道横梁，两端横梁梁高1.7 m，宽4.4 m；中横梁共10道，高0.5 m，宽2.0 m。桥面板采用整体桥面板，板厚0.25 m。

主梁现浇完成后，在梁上搭支架安装钢拱肋。拱肋采用独拱（1片拱肋），布置于横截面中心处。拱肋矢高7.9 m，矢跨比为1 : 8，采用二次抛物线。拱肋横断面采用圆端形钢管混凝土截面，截面高度为1.2 m，宽度为0.8 m，由24 mm的钢板卷制而成。拱桥实景图见图8。

图865 m独肋拱桥实景图

4.3 98 m 简支双肋拱桥

线路沿行政一街延伸跨越规划坪山大道，坪山大道双向12车道，路面宽100 m，坪山大道地下敷设深圳市轨道交通14号线及城市综合管廊，拱桥桥墩分别设置于坪山大道的侧分隔带处。综合考虑桥梁景观及受力行为，采用98 m简支双肋拱桥方案。

98 m拱桥横桥向共设2道纵梁，横向中心间距为9.8 m，采用横梁和平联联结。单个纵梁采用单箱单室结构，箱高1.8 m。在纵梁之间间隔8 m设置箱形横梁，纵梁之间设交叉形平联。

横桥向设置相互平行的2个拱片，横向间距为9.8 m。立面上每个拱片设上、下2道拱肋，上、下拱肋均采用箱形截面，高0.8 m，宽0.9 m，二次抛物线线形，上拱肋矢跨比为1 : 5，下拱肋矢跨比为1 : 5.6。

上拱肋每个吊杆的两隔板之间设置吊杆锚箱，锚箱设在拱肋内。吊杆间距为8 m。

拱肋沿顺桥向设5道横撑，横撑杆间距16 m。下拱肋间均为一字横撑，上拱肋除拱顶设一字撑外，另外4道为K形撑，对称设置。拱桥实景图见图9。

图998 m双肋拱桥实景图

5 结论

本文依托某云巴胶轮有轨电车项目，通过从标准梁材料、结构体系、桥墩造型等方面进行比选，分别提出推荐的方案。为跨越城市主干路、高速公路、铁路、河流等特殊工点，提出主跨为40～60 m的三跨连续钢梁、65 m简支独肋拱桥、98 m简支双肋拱桥等多种桥梁方案。涉及的多种特殊桥梁方案在国内均是首次尝试，攻破多项技术难关，为云巴胶轮有轨电车项目在国内的推广铺平道路。下阶段将主要针对预应力混凝土梁的预制加工工法开展研究，研发出通用性预制模板，从而降低工程造价，为常规预应力混凝土轨道梁的大规模应用创造条件。