3.7 桥梁_中低速磁浮交通系统工程化应用：长沙磁浮快线-QQ阅读男生武侠网

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3.7　桥梁

3.7.1　主要技术标准、规范及设计原则

1.主要采用的规范标准

（1）《长沙磁浮交通工程设计暂行规定》（Q/HNCFGS 001—2015）

（2）《地铁设计规范》（GB 50157—2013）

（3）《城市轨道交通工程项目建设标准》（建标 104—2008）

（4）《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1—2005）

（5）《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB 10002.2—2005）

（6）《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB 10002.3—2005）

（7）《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》（TB 10002.4—2005）

（8）《铁路工程抗震设计规范（2009年版）》（GB 50111—2006）

（9）《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB 10005—2010）

2.主要技术标准

（1）线路标准

区间正线采用双线，标准线间距4.4m，平面最小曲线半径100m，最大线路纵坡41‰。

（2）荷载标准

采用中车株机公司研制的中低速磁浮列车，三辆编组。

（3）设计行车速度

本线列车设计速度100km/h。

（4）轨道梁刚度

列车在静活载作用及温度力作用下，梁体的竖向挠度不应大于表3.7.1中限值。

表3.7.1　梁体竖向挠度限值

注：表中L为梁体计算跨度（m）。

在列车动态横向导向力、小半径约束力、离心力、风力和温度力作用下，梁体水平挠度应小于或等于梁体计算跨度的1/2000。

（5）轨道梁自振频率

梁体竖向一阶固有频率应符合公式（3.7.1）要求：

n0>90/L　　（3.7.1）

式中：n0——梁体竖向一阶固有频率（Hz）；

L——梁体计算跨度（m）。

（6）预应力混凝土梁的徐变上拱（下挠）度应严格控制，轨道铺设后，梁的后期徐变上拱（下挠）值不宜大于5mm。

（7）在列车荷载、横向导向力、离心力、风力和温度力的作用下，轨道梁桥墩顶的弹性水平位移应符合下列规定：

顺桥向位移：应小于10mm；

横桥向位移：由桥墩横向水平位移差引起的轨道梁梁端水平折角不得大于1‰。

3.主要设计原则

（1）主体结构工程的设计使用年限应为100年。

（2）桥梁结构应按照适用、安全、经济、美观的原则进行设计。

（3）桥梁结构应构造简洁、力求标准化，并须满足耐久性要求，满足列车安全运行和乘客乘坐舒适度的要求。

（4）桥梁的结构形式和施工方法必须考虑对现有城市交通的影响，应将其影响减少到最低限度，交通疏解方案应服从地面交通要求。

（5）桥梁应认真考虑对城市景观、环境的影响，结合道路路幅、周边环境，选择经济合理的结构形式、跨度及梁的高跨比。

（6）桥梁上部结构应优先采用预应力混凝土结构。结构除满足规定的强度外，还要有足够的竖向刚度、横向刚度，并保证结构的整体性和稳定性。一般地段宜采用等跨简支梁式桥跨结构。

4.主要建筑材料

（1）混凝土

上部结构：混凝土强度等级C50。

桥墩：混凝土强度等级C40。

基础：混凝土强度等级C35。

（2）预应力

采用低松弛高强预应力钢绞线，金属波纹管成孔。

公称面积：A=139mm2

抗拉强度标准值：fpk=1860MPa

弹性模量：Ep=1.95×105MPa

（3）普通钢筋

HPB300钢筋应符合《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》（GB 1499.1—2008），HRB400级钢筋应符合《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB 1499.2—2007）。

3.7.2　设计荷载

1.区间桥梁结构设计

（1）区间桥梁结构设计，应根据结构的特性，按表3.7.2所列的荷载，就其可能的最不利组合情况进行计算。

表3.7.2　区间桥梁荷载分类

（2）区间桥梁设计时，应仅考虑主力与一个方向（顺桥或横桥方向）的附加力相组合。

2.计算结构自重

计算结构自重时，一般材料重度应按现行行业标准《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1—2005）的规定取用；对于附属设备和附属建筑的自重或材料容重，可按所属专业的设计值或所属专业现行国家标准中的规定取用。

3.二期恒载

二期恒载包含线路设备重、接触轨、疏散平台、各种管线及其支承设备、声屏障（预留）等重量。

4.列车竖向静活载

列车竖向静活载确定应符合下列规定：

①列车竖向静活载图式按列车自重、最大载重及近、远期中最长的列车编组确定；

②单线和双线高架结构，应按列车活载作用于每一条线路确定；

③影响线加载时，活载图式不可任意截取，但对影响线异符号区段，列车竖向静活载应按空车重计，还应计及本线初、近、远期中最不利的编组长度。

长沙磁浮工程采用中车株机公司生产的中低速磁浮车，按其提供资料，车辆在桥上有六种工况，荷载图示分别如图3.7.1～图3.7.6所示。同时，应考虑救援模式下活载图示二（3辆编组）+活载图示五（3辆编组）。

①活载图示一

如图3.7.1所示，超载悬浮状态，3辆编组，图示为一辆车荷载，车辆之间距离为1.68m。

图3.7.1　活载图示一（单位：mm）

②活载图示二

如图3.7.2所示，空车悬浮状态，3辆编组，图示为一辆车荷载，车辆之间距离为1.68m。

图3.7.2　活载图示二（单位：mm）

③活载图示三

如图3.7.3所示，超载静止状态，3辆编组，车辆之间的距离为1.89m。

图3.7.3　活载图示三（单位：mm）

④活载图示四

如图3.7.4所示，空车静止状态，5辆编组，车辆之间的距离为1.89m。

⑤活载图示五

如图3.7.5所示，超载支撑轮支撑状态，3辆编组，车厢间距2.24m。

图3.7.4　活载图示四（单位：mm）

图3.7.5　活载图示五（单位：mm）

⑥活载图示六

如图3.7.6所示，空车支撑轮支撑状态，3辆编组，车厢间距2.24m。

图3.7.6　活载图示六（单位：mm）

5.列车竖向活载

列车竖向活载应包括列车竖向静活载及列车动力作用，应为列车竖向静活载乘以动力系数（1+φ）。φ按公式（3.7.2）计算。

φ=1.15×（Δαz+g）/g

式中　v——设计速度（m/s）；

Rh——平面曲线半径（m）；

Rv——竖曲线半径（m）；

α——横桥向轨面线与水平面的夹角；

β——顺桥向轨面线与水平面的夹角；

g——重力加速度（m/s2）；

Δαz——在上凸曲线时最小值为-0.6m/s2；在下凹曲线时最大值为+1.15m/s2。

6.离心率C

位于曲线上的区间桥梁应计入列车竖向静活载产生的离心力，其大小等于列车竖向静活载乘以离心力率C。C按公式（3.7.3）计算。

C=v2/（127R）　　（3.7.3）

式中　v——列车速度（km/h）；

R——曲线半径（m）。

离心力水平向外作用于车辆重心处。

7.动态横向导向力

列车横向导向力分悬浮磁铁横向导向力和动态横向导向力，作用点在设计轨面以下0.06m处。其中，悬浮磁铁横向导向力最大值为列车竖向静活载的20％，动态横向导向力按公式（3.7.4）计算：

F=±（1+v/500）　　（3.7.4）

式中　F——动态横向导向力（kN/m）；

v——列车速度（km/h）。

8.小半径平曲线处的约束力

根据结构特点需考虑由于转向架之间的列车刚体与曲线线路产生的相互约束的力，数值不大于10kN，作用于轨面，指向曲线外侧。

9.列车制动力或牵引力

列车制动力或牵引力应按列车竖向静活载的15％计算，当与离心力同时计算时，按列车竖向静活载的10％计算。双线桥应采用一线的制动力或牵引力；三线或三线以上的桥应采用两线的制动力或牵引力。高架车站及与车站相邻两侧100m范围内的双线桥应按双线制动力或牵引力计，每线制动力或牵引力值为列车竖向静活载的10％。制动力或牵引力作用于车辆重心处，但计算墩台时移至支座中心处，计算刚架结构时移至横杆中线处，均不计移动作用点所产生的竖向力或力矩。

10.其他

风荷载按现行行业标准《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1—2005）的有关规定计算；温度变化的作用及混凝土收缩、徐变的影响，可按《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1—2005）和《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB 10002.3—2005）的有关规定计算；结构构件截面的不同侧面或内外面存在温差时，应考虑温度梯度产生的内部应力。桥梁结构应按不同施工阶段的施工荷载及运营阶段的养护检修荷载加以检算。

3.7.3　轨道梁结构形式比选

1.国内外应用现状

磁浮轨道交通高架桥梁的结构体系、施工技术等理论在国内外都处于初期阶段，建成的试验线采用的桥梁型式都比较简单，以简支梁为主。箱形截面的整体性强，抗扭刚度大，其动力特性也比较优越。所以，目前的高架磁浮线路基本上都是采用的单线箱形截面。德国Emlsand高速磁浮试验线主要两种形式，一是跨径25m、梁高1.8m的三角形断面形式简支预应力混凝土梁，二是跨径约25m的两跨连续钢梁。上海浦东的高速磁浮示范运营线主要由跨径24m的简支及两跨预应力混凝土连续梁和个别跨径较大的结合梁及钢梁组成，最大跨径为43m，桥墩大多采用加有横系梁的门式框架结构。日本中低速磁浮东部丘陵线轨道梁跨度主要分布在15～30m之间。目前跨径最大的桥梁是日本高速磁浮山梨线上的小形山桥，为跨径138.5m的尼尔森体系系杆拱、钢箱梁拱肋高23m、横梁跨径约15m，荷载通过轻质混凝土轨道梁传递到钢横梁、吊杆及拱肋上。因此，目前建成的桥梁有三个特点，即跨径小、桥宽窄、对变形要求严格。图3.7.7～图3.7.22是国内外部分磁浮线轨道梁构造型式图。

图3.7.7　德国埃姆斯兰高速磁浮线混凝土轨道梁截面形式

图3.7.8　德国埃姆斯兰高速磁浮线钢轨道梁截面形式（单位：m）

图3.7.9　德国埃姆斯兰高速磁浮线

图3.7.10　上海浦东高速磁浮运营线轨道梁构造

图3.7.11　上海浦东高速磁浮运营线

图3.7.12　日本中低速磁浮东部丘陵线桥梁横断面

图3.7.13　日本中低速磁浮东部丘陵线

图3.7.14　韩国仁川机场中低速磁浮运营线轨道梁截面

图3.7.15　韩国仁川机场中低速磁浮运营线

图3.7.16　日本大江中低速磁浮试验线轨道梁截面

图3.7.17　日本大江中低速磁浮试验线

图3.7.18　上海中低速磁浮试验线轨道梁跨中截面

图3.7.19　上海中低速磁浮试验线轨道梁支点截面

图3.7.20　上海中低速磁浮试验线

图3.7.21　唐山中低速磁浮试验线轨道梁截面

图3.7.22　唐山中低速磁浮试验线

从数量上讲，目前预应力混凝土桥梁在各国已建成的高速铁路、磁悬浮和地铁中占有绝对的优势，是一种获得普遍认同且经过实践检验的形式。与其他建桥材料相比，预应力混凝土梁刚度大、噪声低，由温度变化引起的结构位移对线路结构的影响小，运营期间养护工作量小等，造价也较为经济，且动力性能好。

综合已建工程实例和长沙磁浮工程工可及初步设计阶段比较结果，高架桥梁除控制节点外，均采用简支梁体系，跨度以25m为主。

2.并置单线箱梁方案

并置单线箱梁方案，每线分别设置单线箱梁，两幅箱梁之间以横梁连接，如图3.7.23和图3.7.24所示。

图3.7.23　并置单线简支箱梁效果图（1）

图3.7.24　并置单线简支箱梁效果图（2）

（1）梁部构造

根据刚度要求，梁高采用2.1m、底板厚度30cm、顶板厚度22cm、腹板厚度26cm、腹板及底板在端部局部加厚。端横梁和中横梁对应位置箱梁设置横隔板。端横梁宽度0.6m、高1.2m，中横梁宽度0.3m、高0.8m，横梁间距6m左右。

（2）结构静力计算

采用通用结构计算软件BSAS4.1进行结构静力计算，结果详见表3.7.3、表3.7.4。

表3.7.3　梁体变形计算结果

表3.7.4　梁体强度结果

计算结果表明，强度指标、列车竖向静活载作用下的挠跨比和梁端转角、温度荷载作用下的挠跨比、工后徐变拱度均满足要求。

（3）施工方法

从经济、施工便捷、保证施工质量、预埋件准确定位等方面考虑，推荐单线箱梁采用预制架设方法施工，箱梁架设就位后进行横梁连接施工。一片单线箱梁重量约为120t，同时横向宽度较小，梁体可通过地面交通进行运输，并利用履带吊进行架设，可多点同时架设，施工速度快，工期易于保证。

（4）总结

并置单线箱梁方案顺应中低速磁浮交通独特的“抱轨”运行方式，结构形式合理，在施工、结构噪声、景观效果等方面优于双线箱梁的“梁上梁”方案，与单线U梁相比虽景观效果略差，但其截面外形规则，模板加工难度小，施工工艺更加简单。

3.并置单线箱梁方案特点

梁体体量小，景观效果较好，工程投资低。两线之间设置贯通的检修、救援逃生通道，检修通道两侧布置电缆。曲线轨道梁不扭转，仅需向曲线外侧设置一定预偏心，梁体施工简便，精度容易控制。梁体在梁场预制完成后，可采用运梁车通过地面运输至桥位，利用履带吊车吊装施工，受控因素少，施工更加灵活，工期容易保证。并置单线箱梁梁体结构外形规格，梁体预制施工更加方便。并置单线箱梁的缺点是桥上轨道、电缆等检查维修相对困难。

3.7.4　简支轨道梁设计

长沙磁浮工程高架桥梁除控制节点外，均采用简支梁体系，跨度以25m为主。根据前述比选，轨道梁采用并置单线箱梁方案。下面针对25m跨度双线简支梁进行结构设计，并根据磁悬浮特点，对轨道梁进行动力仿真分析。

1.梁部构造

长沙磁浮工程轨道梁采用并置单线箱梁方案，每线单独设置一片单线小箱梁，梁体采用C50混凝土，两幅箱梁之间以5道横梁连接成为整体，共同受力。

箱梁梁高采用2.1m，底板厚度30cm，顶板厚度22cm，腹板厚度26cm，腹板及底板在端部局部加厚。

全梁设置5道横梁，顺桥向间距6m左右。两端各设置一道顺桥向宽度60cm、高度120cm的端横梁，中间设置三道顺桥向宽度30cm、高度80cm的中横梁。为满足疏散平台安装需要，横梁顶面齐平。箱梁对应横梁位置设置封闭的横隔板。两个单线箱梁通过横梁连接，整体受力，每线箱梁端部仅设置一个支座，各工况支座均不会脱空。跨中界面和支点截面如图3.7.25、图3.7.26所示。

因磁浮车辆需“抱轨”运行，轨道梁既要满足其上F轨安装空间要求，还要满足两侧接触轨带电体与结构间净距的要求，综合两者要求，轨道梁横向宽度只能采用1.3m。同时，为满足梁体内预应力管道净保护层要求，并考虑方便混凝土浇筑，确保施工质量，轨道梁顶板厚度采用22cm、腹板厚度采用26cm、底板厚度采用30cm。在上述结构尺寸确定的情况下，我们分别比较计算了2.0m、2.1m、2.2m等三种梁高情况下的梁体变形情况，计算结果见表3.7.5。

图3.7.25　跨中截面（单位：cm）

图3.7.26　支点截面（单位：cm）

表3.7.5　梁体变形比较计算结果

从计算结果可知：（1）梁高采用2.0m时，梯度温度作用下梁体竖向挠度为跨度的1/7055，不满足限值要求；（2）梁高采用2.1m时，梯度温度作用下梁体竖向挠度为跨度的1/7610，列车竖向静活载作用下梁体竖向挠度为跨度的1/6533，均满足限值要求；（3）梁高采用2.2m时，梯度温度作用下梁体竖向挠度为跨度的1/8148，列车竖向静活载作用下梁体竖向挠度为跨度的1/7398，均满足限值要求，但富余较多。综合比较结果，轨道梁梁高采用2.1m。

轨道梁按纵向全预应力结构设计，每片箱梁在两侧腹板共设置8根预应力索，分别为7-ф15.2和5-ф15.2预应力钢绞线，采用金属波纹管成孔。预施应力按预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行。横梁采用钢筋混凝土结构。

详细结构及预应力设计如图3.7.27、图3.7.28所示。

图3.7.27　轨道梁结构设计图（单位：mm）

图3.7.28　轨道梁预应力设计图（单位：mm）

2.结构静力计算

采用通用结构计算软件BSAS4.1进行梁体纵向结构静力计算，结果详见表3.7.5和表3.7.6。

表3.7.5　梁体变形计算结果

表3.7.6　梁体强度结果

计算结果表明，强度指标、列车竖向静活载作用下的挠跨比和梁端转角、温度荷载作用下的挠跨比、工后徐变拱度均满足要求。

3.动力仿真分析

针对25m双线简支梁，通过车—桥耦合动力仿真分析，对磁浮车辆竖向响应、悬浮间隙变化、控制电压和控制电流变化、竖向电磁力变化、桥梁竖向动力响应、桥梁墩顶横向动力响应等进行了计算，并对车辆安全、舒适平稳性进行了评估。

本简支梁桥跨度25m，两侧分别采用单线轨道梁，中间以横梁连接。二期恒载分为17.5kN/m和10kN/m两种。桥墩采用C40混凝土，墩身高度为10m。仿真计算模型为五跨25m双线简支梁如图3.7.29所示。

图3.7.29　25m双线五跨简支梁模型

（1）磁浮车辆竖向响应

在磁浮车辆以50～100km/h速度范围通过双线简支梁时：

①三节磁浮车辆车体（首车、中间车和尾车）的最大竖向加速度响应值依次为：0.158m/s2、0.212m/s2和0.217m/s2，发生在磁浮车辆为空载状态并以90km/h速度通过简支梁时。磁浮车辆车体的竖向加速度响应值基本随着车速的提高而增大，二期恒载减小时车辆车体动力响应略有增大。

②三节磁浮车辆车体（首车、中间车和尾车）的最大位移响应值依次为：2.50mm、2.48mm和2.42mm，基本发生在磁浮车辆为超员状态并以100km/h速度通过简支梁时。磁浮车辆车体的竖向位移响应值基本随着车速的提高而增大。二期恒载减小对车辆车体位移响应影响不大。

③在各工况下，车体的最大加速度响应值均小于高速磁浮要求0.4m/s2。

④5个悬浮架的最大竖向加速度响应值依次为1.952m/s2、1.986m/s2、1.860m/s2、1.858m/s2和1.885m/s2，除个别值外均发生在磁浮车辆为超员状态。其中，1号～5号悬浮架竖向加速度在车辆以100km/h速度范围通过简支梁时达到最大。桥梁二期恒载（以下简称“二恒”）对悬浮架的振动响应的影响较小。

⑤对比磁浮车辆车体与悬浮架最大加速度响应值可以发现：车体的加速度值均比悬浮架的要小。这就说明，磁浮车辆车体与悬浮架之间设置的空气弹簧起到了一个较好的隔振作用，能有效减少磁浮车辆过桥时车体的振动作用，从而提高磁浮车辆的乘坐舒适性。

图3.7.30给出了磁浮列车超员以100km/h通过双线简支梁结构的第二节磁浮车辆加速度时程图。

图3.7.30　第二节磁浮车辆车体加速度时程图（v=100km/h，超员）

图3.7.31给出了磁浮列车超员以100km/h通过双线简支梁结构的第二节磁浮车辆位移时程图。

图3.7.31　第二节磁浮车辆车体位移时程图（v=100km/h，超员）

图3.7.32给出了磁浮列车以100km/h通过双线简支梁结构的首车第一悬浮架加速度时程图。

图3.7.33给出了磁浮列车以100km/h通过双线简支梁结构的首车第一悬浮架位移时程图。

（2）悬浮间隙变化

在磁浮车辆以50～100km/h速度范围通过双线简支梁时：

①发生在当磁浮车辆超员情况并以100km/h的速度通过简支梁时，悬浮间隙最大值为9.513mm；发生在当磁浮车辆超员情况并以100km/h的速度通过简支梁时，最小值为6.150mm；二期恒载对磁浮车辆悬浮间隙值影响较小。

图3.7.32　第一节磁浮车辆第1个悬浮架加速度时程图（二恒17.5kN/m）

图3.7.33　第一节磁浮车辆第1个悬浮架动位移时程图（二恒17.5kN/m）

②悬浮间隙值在额定值8mm上下一定范围内波动。随着车速的提高，悬浮间隙的变化幅值有增大趋势。

图3.7.34给出了磁浮列车以100km/h通过双线简支梁结构的悬浮间隙时程图。

图3.7.34　悬浮间隙时程图（二恒17.5kN/m）

（3）控制电压、控制电流变化

在磁浮车辆以50～100km/h速度范围通过双线简支梁时：磁浮列车以各状态通过时，各电磁铁的控制电压、控制电流的数值随车辆荷载增大而增大；从提取的前4个电磁铁控制电压、控制电流的数值来看，第一个悬浮架前电磁铁的电磁力的波动较大，其余电磁铁电磁力波动减小，控制电压、控制电流的波动随速度的增加而增加。

图3.7.35给出了磁浮列车超员时以50km/h、100km/h通过双线简支梁的控制电压时程图。

图3.7.35　控制电压时程图（二恒17.5kN/m）

图3.7.35　控制电压时程图（二恒17.5kN/m）（续）

图3.7.36给出了磁浮列车超员时以50km/h、100km/h通过双线简支梁的控制电流时程图。

图3.7.36　控制电流时程图（二恒17.5kN/m）

（4）竖向电磁力变化

在磁浮车辆以50～100km/h速度范围通过双线简支梁时：磁浮列车以各状态通过时，各电磁铁的电磁力的均值数值接近磁浮列车竖向静荷载的数值，随车辆荷载增大而增大；从提取的前4个电磁铁电磁力的数值来看，第一个悬浮架前电磁铁的电磁力的波动较大，其余电磁铁电磁力波动减小，电磁铁电磁力的波动随速度的增加而增加桥梁结构二期恒载的数值对电磁力的变化影响较小。

图3.7.37给出了磁浮列车以100km/h通过双线简支梁结构的首车第一个悬浮架前电磁铁的竖向电磁力时程图。

图3.7.37　磁浮列车首车第一悬浮架前电磁力时程图（二恒为q=17.5kN/m）

（5）桥梁竖向动力响应

在磁浮车辆以50～100km/h速度范围通过双线简支梁时：

①列车以超员状态通过简支梁结构时，桥梁跨中竖向挠度最大值为2.419mm，出现在列车以90km/h通过时；满载和空载状态对应竖向挠度均小于超员状态，桥梁竖向挠度最大值与磁浮列车总质量成正比。根据《长沙磁浮交通工程设计暂行规定》（Q/HNCFGS 001—2015），满足对于简支梁结构竖向挠度限值L/4600（5.435mm）要求。该简支梁结构具有足够的竖向刚度。

②磁浮列车以超员状态通过简支梁结构时，桥梁结构的最大加速度出现在列车以90km/h通过时，跨中最大加速度分别为0.607m/s2；桥梁结构振动加速度峰值随车重的增加而增加。跨中加速度最大值均小于桥梁动力响应限值（0.35g=3.5m/s2），桥梁动力性能满足要求。

图3.7.38为简支梁跨中挠度时程图。

图3.7.39为简支梁跨中加速度时程图。

图3.7.38　双线简支梁跨中挠度时程图（二恒17.5kN/m）

图3.7.39　双线简支梁跨中加速度时程图（二恒17.5kN/m）

（6）桥梁墩顶横向动力响应

在磁浮车辆以50～100km/h速度范围通过双线简支梁时：

列车以超员状态通过简支梁结构时，桥梁墩顶横向位移最大值为0.166mm，由公式θ=3.2·f/L转化计算得到最大梁端水平折角计算值为1/47063，出现在列车以100km/h通过时；满载和空载状态对应的墩顶横向挠度均小于超员状态，因横向电磁力为竖向电磁力的分力，竖向电磁力与磁浮列车总质量成正比，故桥梁墩顶横向挠度最大值与磁浮列车总质量成正比。根据《长沙磁浮交通工程设计暂行规定》（Q/HNCFGS 001—2015），满足对于简支轨道梁墩顶横桥向位移限值：由桥墩横向水平位移差引起的轨道梁梁端水平折角不得大于1‰的要求。

图3.7.40为双线简支梁墩顶横向位移时程图。

图3.7.40　双线简支梁墩顶横向位移时程图（二恒10kN/m）

（7）车辆安全、舒适平稳性评估

目前，国内还没有较为成熟的磁浮车桥动力响应评价指标，本报告引用对比铁路车桥动力响应评价指标及高速磁浮车辆行车安全舒适性评估指标，磁浮车辆可用车辆竖向加速度评价磁浮车辆行车安全平稳性，磁浮车辆竖向加速度要求0.4m/s2。

在磁浮车辆以50～100km/h速度范围通过双线简支梁时：三节磁浮车辆车体（首车、中间车和尾车）的最大竖向加速度响应值依次为：0.158m/s2、0.212m/s2和0.217m/s2，发生在磁浮车辆为空载状态并以90km/h速度通过简支梁时。均小于磁浮规范针对行车安全平稳性要求0.4m/s2，故磁浮车辆通过本桥行车安全平稳性满足要求。

4.接口设计

轨道梁是车辆走行的轨道，同时还要兼顾桥上设备、电缆等的布置，并考虑疏散、检修通道的设置空间。如图3.7.41、图3.7.42所示。

图3.7.41　双线简支梁桥上布置图（直线）

（1）疏散检修平台

利用箱梁中间设置的横梁，两线之间沿线路通长设置疏散检修平台。横梁施工时需布置相关预埋件。

上层为疏散通道，疏散通道顶面在车厢地板面以下20cm，通道两侧设置栏杆，为方便车上乘客疏散，栏杆每50cm交错设置空挡，空挡处顶端设置可打开的吊链。栏杆设置见图3.7.43。

下层为检修通道。检修通道两边靠轨道梁侧边各设置7层用于强、弱电缆布设的电缆桥架。

疏散检修平台上设置预埋件，保证通信、信号设备的安装。

（2）声屏障

根据环评报告批复意见，线路沿劳动路、黄兴大道布设地段需预留声屏障设置条件。

经研究，我们在箱梁腹板外侧每隔约1.8m上、下各设置一组预埋U形螺栓，将来可利用U形螺栓布置外挂式的声屏障，如图3.7.44所示。

5.施工方法

采用预制架设方法施工，箱梁在梁场预制，通过地面交通运输至桥位，利用履带吊车吊装，精调后进行横梁连接施工，最后落梁完成梁体架设施工（图3.7.45～图3.7.50）。

图3.7.42　双线简支梁桥上布置图（曲线）

图3.7.43　疏散通道栏杆示意图

图3.7.44　预留声屏障设置条件示意图

图3.7.45　梁体预制

图3.7.46　梁体运输

图3.7.47　梁体起吊、安装支座

图3.7.48　梁体吊装

图3.7.49　梁体吊装完成（尚未连接横梁）

图3.7.50　梁体施工完成（横梁已连接）

3.7.5　桥墩设计

高架区间桥墩形式的选择，应满足结构本身强度和稳定性，同时桥墩形式的选择应在满足功能的条件下，对结构的造型进行美化，使上下部结构协调一致，轻巧美观，与周围城市环境和谐匀称，跨线立交处，桥墩的位置与形状要尽量地透空，保证桥下行车有较好的视线。

轨道梁采取并置单线箱梁方案，桥墩相应采用Y形墩，景观效果较好，如图3.7.51、图3.7.52所示。

图3.7.51　Y形墩正面图

图3.7.52　Y形墩效果图

中低速磁浮交通对桥墩刚度要求较高，在列车荷载、横向导向力、离心力、风力和温度力的作用下，轨道梁桥墩顶的弹性水平位移顺桥向不得大于10mm，横桥向由桥墩横向水平位移差引起的轨道梁梁端水平折角不得大于1‰。为满足刚度要求，桥墩所需截面尺寸较大。从经济性角度出发，桥墩采用圬工结构，表面设置护面钢筋。

3.7.6　基础设计

根据工程所处的地质条件及磁悬浮轨道交通对结构刚度的严格要求，为控制桥墩的绝对沉降值及相对沉降值，长沙磁浮快线高架结构以桩基础为主。桥墩较高时纵向刚度控制墩身设计，影响桥墩纵向刚度的主要因素有：桥墩高度、桥墩外形尺寸、基础刚度等，由于墩身截面尺寸的加大，直接影响到美观，因此在墩高一定的情况下，要重视桩基础的刚度设计。

3.7.7　桥梁多功能疏散平台研究

1.城市轨道交通疏散平台技术现状

随着我国城市轨道交通建设的快速发展，对其防灾和救灾能力的要求也越来越高。疏散平台作为城市轨道交通的突发事件的主要逃生通道，对确保乘客疏散和抢险人员快速进入现场起到至关重要的作用。

若列车在区间运行过程中发生火灾或故障，如未失去动力，应驶向前方车站，在车站组织疏散乘客。若出现列车无法驶入前方车站的情况需要进行区间疏散时，大致可分为侧向平台疏散和轨行区疏散两种方式。侧向平台疏散是组织乘客通过侧向疏散平台疏散，乘客再步行至临近车站。轨行疏散是组织乘客通过列车的一个乘客门（或端门）下车至疏散平台（或轨行区）后再步行到至临近车站。

侧向疏散平台在一些区间事故中发挥了一定的疏散作用。2011年10月28日18时许，南方某城市地铁某线下行线某段突发故障，导致该段列车停运。后经事故调查，是车辆某部分盖锁出现异常，盖门打开，超限碰撞供电接触轨，使百多米供电轨支架变形损坏，引发自动断电保护。运营公司立即启动应急预案，根据设计，采用了侧向疏散平台进行乘客疏散。本线也是国内地铁中较早采用侧向高平台疏散的线路之一。

目前，国内城市轨道交通区间大多设置了疏散平台，采取侧向平台疏散方式。

（1）地下区间的疏散平台

地铁设计规范要求，超过600m长的地下区间须设置联络通道。联络通道是连通左右线区间的重要通道，一旦发生火灾或者其他紧急事故，需要区间疏散时，人员快速就近到达另外的安全区域。

区间隧道内通常在一侧设置有效宽度不小于600mm的疏散平台。疏散平台面板可采用预制钢筋混凝土平台板、水泥基复合板或酚醛树脂复合板，平台面板下设置平台钢梁作为支撑。整个疏散平台需做防火处理，耐火极限需达到相关规范要求，如图3.7.53、图3.7.54所示。

图3.7.53　地下区间疏散平台效果图

图3.7.54　地下区间疏散平台实景图

（2）高架区间的疏散平台

高架区间的疏散平台和地下区间一样，除在区间端头由步梯下至桥面外，一般为贯通设置。通常情况下，区间双线桥梁疏散平台设置在两线之间，单线桥梁疏散平台则单侧设置。疏散平台面板可采用预制钢筋混凝土平台板、水泥基复合板或酚醛树脂复合板，平台面板下设置钢筋混凝土或钢结构立柱作为支撑。其中，单侧设置的疏散平台均设有栏杆，位于两线之间的疏散平台是否设置栏杆以及如何设置，一直以来都无明确的标准。高架区间单线段疏散平台如图3.7.55～图3.7.57所示。

图3.7.55　高架区间单线段疏散平台实景图（栏杆尚未安装）

图3.7.56　高架区间双线段疏散平台实景图（1）

图3.7.57　高架区间双线段疏散平台实景图（2）

昆明轨道交通高架区间疏散平台采取水泥基复合板加钢立柱方式，高架区间桥面浇筑混凝土平台底座，预埋U形螺栓（也可以化学锚栓进行后锚固），T型钢梁固定在平台底座上。为保证构件间不产生滑动和旋转，疏散平台螺栓采用双螺帽防止松动措施。步板表面设置防滑措施，并预留吊装条件。

（3）重庆跨座式单轨交通检修疏散通道

重庆跨座式单轨交通2号线没有设置检修疏散通道，车辆出现故障、火灾时，乘客救援疏散困难。同时，其采取梁底设置吊架的方式进行桥上电缆布设，电缆施工及检修都比较困难，景观也比较差，如图3.7.58所示。

重庆跨座式单轨交通3号线对此进行了改进，在两线之间设置了救援检修通道。通道位于高架区间轨道梁之间，以检修平台和电缆桥架功能为主，兼有紧急情况下乘客疏散和应急抢险的功能。标准段的检修通道主体结构由3根H型钢梁并排组合而成，H型钢梁规格为550mm×250mm，每根H型钢标准间距为875mm，顺线路方向每隔800mm安装角钢横撑，以便作为区间电缆敷设通道使用，检修通道每跨长度约20m，总重约12t，如图3.7.59、图3.7.60所示。

图3.7.58　重庆跨座式单轨交通2号线实景图（1）

图3.7.59　重庆跨座式单轨交通3号线实景图（2）

图3.7.60　重庆跨座式单轨交通3号线实景图（3）

重庆轨道交通3号线设置的检修通道兼具救援疏散功能，但其通道顶面标高距离车厢地板面高度接近超过3m，疏散意义不明显。

2.疏散平台选型研究

长沙磁浮工程属城市轨道交通，高架区间有必要设置疏散平台，受梁型特点制约，只能采取侧向平台疏散方式。因梁型方案相似，重庆跨座式单轨交通疏散平台设置方式有一定借鉴意义。

根据磁浮桥梁的特点和运营模式，结合现状技术研究，长沙磁浮工程采取两线之间贯通设置疏散平台，疏散平台应集人群疏散、检修通道、管线敷设、部分设备安装等功能为一体，全钢结构，标准化构件拼装，能满足方便疏散、安装容易等要求，实现预留管线接口功能。

3.桥梁多功能疏散平台设计

（1）功能设计

针对长沙磁浮工程梁型特点，两线之间设置疏散平台，疏散平台兼具多种功能。首先，疏散平台应能够方便快捷的进行乘客的救援疏散；其次，疏散平台应提供足够的空间进行桥上设备及电缆的布设；第三，设备及电缆应能够方便地进行后期维护检修。

（2）疏散平台构造

为满足前述功能需要，长沙磁浮工程两线之间贯通设置多功能疏散平台。疏散平台为全钢结构，由步板、主次梁、立柱、柱脚锚栓、栏杆组成。疏散平台为双层结构，上层为疏散通道，下层为检修通道，检修通道两侧布置通信、信号设备，检修通道两侧布置强、弱电缆。

通过两线箱梁之间的横梁上预埋螺栓方式，设置两个钢立柱，作为疏散平台的支承结构，一般地段钢立柱横桥向中心距为0.8m。每侧钢立柱顶端设置一道主纵梁，主纵梁与钢立柱之间以螺栓连接，疏散平台上的荷载通过主纵梁传递到钢立柱。两道主纵梁之间，每隔1m左右设置一道横联。主纵梁上覆盖复合钢格板形成疏散通道，疏散通道顶面低于车厢地板面约0.2m。疏散通道两侧设置栏杆，为方便乘客疏散，栏杆每隔50cm交错设置空挡，空挡顶端设置可打开的吊链。

主纵梁下端每隔1m左右设置竖直吊杆。吊杆两侧预留螺栓孔，电缆桥架通过螺栓安装在吊杆侧边。吊杆底端设置次纵梁，次纵梁上覆盖复合钢格板形成检修通道。

通信、信号设备通过在主纵梁上设置预埋件进行安装。相关立面图、布置图、截面图如图3.7.61～图3.7.66所示。