赵宁
（上海市隧道工程轨道交通设计研究院，上海，200235）
【摘 要】上海市轨道交通8号线三期高架区间下穿S32跨线桥，上跨浦放路，须同时满足轨道交通的行车限界和地面道路的净空要求，经三鲁公路路中或路西下穿S32跨线桥的桥梁方案比选，推荐高架区间由三鲁公路路西下穿S32跨线桥。
【关键词】8号线三期；S32高速；结构方案
研究背景
8号线三期工程为上海首次引入的全自动无人驾驶的胶轮路轨系统，线路起于新建汇臻路站站前，止于新建沈杜公路站站后。全线均为高架线，共设6座车站。其中，闵瑞路站~三鲁公路站区间线路纵断面的主要控制节点为S32申嘉湖高速，S32为东西走向，三鲁公路与浦放路交叉口处S32跨线桥梁底净空为9.74m~10.07m，梁底标高为14.54m~14.87m，桥面宽约41.3m。线路平面方案分路中走行和路西走行两种。
图2 三鲁公路与浦放路交叉口现状图
S32跨线桥与浦放路上下两层并行，跨越三鲁公路的桥梁跨度为42m，采用预应力混凝土简支T梁，梁高2.5m，三鲁公路路中桥下净空为9.74m，三鲁公路路西桥下净空为10.41m。两侧桥墩为三柱式门形墩，盖梁为预应力混凝土构件。
1．桥梁技术标准
1.1 S32跨线桥技术标准
（1）设计活载：公路-Ⅰ级
（2）抗震设计：地震基本烈度7度；地震动峰值加速度0.1g。
（3）桥梁结构设计应充分考虑耐久性设计，主体结构设计使用年限按100年考虑。
1.2 轨道交通桥梁技术标准
（1）抗震设计：地震基本烈度7度；地震动峰值加速度0.1g。
（2）高架结构设计应充分考虑耐久性设计，主体结构设计使用年限按100年考虑。
（3）列车竖向荷载
本线采用APM300（Automated People Mover）胶轮路轨系统，列车4节编组，满员轴重150kN，空车轴重80kN，车辆前后轴轴距为7.58m，前后两辆车轴距为5.17m，车辆横向轮距2.05m。动力系数1+μ=1+50/(3.28L+ 125)≤1.3，L为桥梁单孔跨径。
（4）列车离心力
桥梁在曲线上时，列车离心力沿水平向作用于车辆重心，方向与导轨轴线垂直，按下式计算： ，其中，F—离心力（N）；V－行驶速度（m/s）；W－车辆荷载重（N）；R－曲线半径（m）；g－重力加速度（m/s2）
（5）制动力或牵引力
按竖向静活载15%计算，当与离心力或冲击力同时计算时，制动力或牵引力按竖向静活载的10%计算。双线桥采用一线的制动力或牵引力，作用于车辆重心；计算墩台时可移至支座中心处。
2．下穿S32跨线桥桥梁方案比选
2.1 路中下穿S32跨线桥方案
三鲁公路路中S32跨线桥的梁底标高为14.54m，桥下净空仅有9.74m，轨道交通下穿S32跨线桥须同时满足轨道交通的行车限界及地面道路的净空要求（采用侧导向车辆时，限界高4.004m；采用中导向车辆时，限界高3.683m），按照限界包络设计，地面道路净空仅能满足4.5m，上部结构高度0.25m，轨道结构厚度0.45m，考虑新建上部结构的变形及沉降0.2m和S32跨线桥竖向下挠0.15m，若现场不进行改造，允许桥梁结构高（桥墩盖梁处）为0.43m。
8号线三期的桥梁结构高度明显不足，需尽量压低桥墩盖梁的结构高度。通过以上分析，下穿S32的必要条件有：三鲁公路与浦放路交叉口立桥墩，轨道交通桥梁采用小跨径布置；三鲁公路与浦放路道路净空按4.5m控制；压低桥墩盖梁的结构高度。
桥梁结构改造有2种途径，压低盖梁的结构高度或者采用低梁高钢梁替换原混凝土T梁。
（1）压低盖梁结构高度的方案
桥梁跨径为（25+27.5）m，上部结构采用结构高度较低的小U梁，桥墩盖梁采用倒T型，此节点的总体布置图如图3所示。
图3 路中下穿S32纵桥向布置图（南北向）
混凝土小U梁的跨度为27.5m，梁高1800mm，底板厚250mm，外侧翼缘宽700mm，内侧翼缘宽520mm。桥墩盖梁采用倒T型，墩柱截面与标准墩相同，盖梁总长为9182mm，总高1100mm，支座处盖梁牛腿高度600mm。
本方案净空还需0.67m（1.1-0.43= 0.67），可通过整体顶升S32跨线桥或者下挖地面道路以增加净空。由于整体顶升S32跨线桥影响范围大，影响高速公路行车，不建议采用。下挖地面道路0.67m需对三鲁公路和浦放路各350m的范围进行下挖改造。施工前要摸清既有管线及地下障碍物的情况，为保证施工期间地面道路交通不中断，需翻交，先施工半幅道路，施工完半幅道路后再施工另外半幅，施工期间需注意对既有管线的保护。因此，压低盖梁的结构高度方案存在缺陷。
（2）采用低梁高钢梁替换原混凝土T梁的方案
S32高架为一跨42m的简支混凝土T梁，梁高2.5m，桥面铺装由80mm钢筋混凝土和100mm沥青混凝土组成。钢梁替换原混凝土T梁方案所采用的钢箱梁的设计梁高为1850mm，钢箱梁顶板板厚20mm，底板板厚20mm，腹板板厚14mm，桥面铺装采用100mm沥青面层，换梁后的总体布置图如图4所示。
图4 路中下穿S32纵桥向布置图（南北向）
换梁方案的实施，需要先封闭半幅S32跨线桥，翻交至另外半幅，使S32不中断交通运营，拆除42m跨的T梁8榀，分片吊装移位，然后在S32一侧搭设支架，将工厂分段制作好的钢箱梁在支架上拼接好，再横移就位，施工桥面铺装等桥面系，恢复交通，交替施工另外半幅桥。
2.2 路西下穿S32跨线桥方案
三鲁公路西侧S32跨线桥的梁底标高为14.91m，桥下净空为10.41m，轨道交通下穿S32跨线桥须同时满足轨道交通行车限界和地面道路的净空（道路净空为5m）。上部结构采用预制小U梁，桥梁跨径为（35+35）m，立墩于浦放路中央分隔带和路侧绿化内，对浦放路和三鲁公路交叉口的交通组织无影响，对地面道路、S32高速公路行车和地下管线无影响，现场无需进行改造即可满足轨道交通的限界和地面道路的净空要求。实施容易，经济性较好。总体布置图如图5、图6所示。
图5 路西下穿S32纵桥向布置图（南北向）
图6 路西下穿S32横桥向布置图（东西向）
3．研究结论
3.1 若8号线三期高架线采用三鲁公路路中下穿S32方案，需在三鲁公路和浦放路交叉口立墩，并对地面车辆进行交通组织管理，道路通行服务能力受到一定的影响，三鲁公路和浦放路的道路净空仅能满足4.5m。桥梁结构有两种设计方案。
（1）压低盖梁结构高度结合下挖地面道路的方案。地面道路下挖的方案施工期间影响地面道路交通，且对道路排水、地下管线及道路纵断面线形有不利影响。
（2）S32跨线桥的预应力混凝土T梁调换为梁高为1.85m的整体钢箱梁的方案。换钢梁的施工方法采用工厂分段制作，在跨线桥两侧搭设支架，再横移就位的施工方法。施工期间S32半幅封闭交通，换梁结束后，交替进行另半幅换梁施工。对S32交通影响较小，施工风险较小。
3.2 若8号线三期高架线采用三鲁公路路西下穿S32方案，上部结构采用混凝土小U梁，立墩于浦放路中央分隔带和两侧绿化内，现场无需改造即可实施，对三鲁公路和浦放路交叉口的道路交通无影响。
综上，推荐8号线三期高架线采用三鲁公路路西下穿S32的方案。
作者简介：
赵宁（1981.11-），男，山东淄博人，汉族，硕士，工程师，主要从事桥梁结构设计工作。
论文作者:赵宁
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年5月总第210期
论文发表时间:2016/7/13
标签：公路论文; 桥梁论文; 道路论文; 结构论文; 方案论文; 限界论文; 地面论文; 《工程建设标准化》2016年5月总第210期论文;