具有大线间距T墩的跨坐式单轨桥梁及其T墩的设计方法与流程

本发明属于轨道交通桥梁结构技术领域，更具体地，涉及具有大线间距T墩的跨坐式单轨桥梁及其T墩的设计方法。

背景技术：

跨座式单轨交通是城市轨道交通的一种，由于跨座式单轨具有景观好、造价低、噪声低等诸多优点，跨座式单轨交通的建设周期往往不及地铁建设周期的一半，造价成本也仅为地铁的三分之一左右，但却属于中等运量的轨道交通系统，能很大程度上改善城市的交通问题。目前国内三、四线城市对跨座式单轨交通的热情很高，多个城市都在规划和建设单轨交通，具有较大的市场潜力。

跨坐式单轨的桥墩的设计不仅要满足PC轨道梁的结构形式和结构的受力功能，还受到绿化隔离带宽度、线路周围环境等客观因素的制约。跨坐式单轨的岛式站前后各有一段线路线间距从标准线间距逐渐变到十几米。对于传统的轨道交通桥梁大线间距墩可以设置两单线桥墩，但是跨坐式单轨桥墩一般设置于道路中央，不具备立两单线桥墩的条件，因此只能设计为双线独柱墩。

现有技术中跨坐式单轨单条线路通常会有几十甚至上百个大线间距T墩，目前跨坐式单轨只有重庆轨道交通2、3号线，大线间距T墩采用的是针对每种线间距进行单独设计，如图1所示，存在多方面问题：

1、当设置独柱大挑臂T墩时，由于每个墩的线间距不一样，导致每个墩的盖梁尺寸都不同，跨坐式单轨线路通常有几十甚至上百个大线间距桥墩，盖梁长度和高度根据每个桥墩对应的线间距进行设计，在设计中加大了设计绘图的工作量；

2、当大线间距T墩较多时，增大了T墩钢筋图的绘制工作量，降低了跨坐式单轨大线间距T墩的设计效率；

3、由于每个墩的盖梁尺寸都不同，对应需要不同尺寸的模板，在施工中增加了模板的使用量，增加了模板的制作成本。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种用于跨坐式单轨桥梁的大线间距T墩，将盖梁分为标准段盖梁和变化段盖梁，其中标准段盖梁结构、大小固定，只需要根据线间距的大小设计变化段盖梁长度，减少了设计和绘图的工作量。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种具有大线间距T墩的跨坐式单轨桥梁，包括轨道梁，还包括设于该轨道梁下方的若干大线间距T墩，其中，

所述大线间距T墩包括墩柱、设于所述墩柱顶部的盖梁以及设于该盖梁顶部两侧的垫石，且所述盖梁包括标准段盖梁和横向方向上分设于该标准段盖梁两端的变化段盖梁；

所述标准段盖梁固定设置于所述墩柱顶部，两者形成一体结构，且各所述大线间距T墩中所述标准段盖梁的结构、大小相同；

所述变化段盖梁分别与对应的所述标准段盖梁的端部相连，且所述变化段盖梁的端部高度与所述标准段盖梁的端部高度相同，以及对于不同的所述大线间距T墩，其所述变化段盖梁的横向长度相同或者不同。

进一步地，所述标准段盖梁的厚度从两端到中间依次加厚，且所述标准段盖梁底部与所述墩柱墩身两侧连接处采用圆弧顺接。

进一步地，所述墩柱、标准段盖梁、变化段盖梁的纵向宽度相同。

进一步地，所述墩柱的墩身处设有一道方形纵向刻槽，该纵向刻槽位于桥墩中心线处，其竖向高度与所述墩柱一致，且顶部位于所述盖梁的底部。

进一步地，所述盖梁顶部平面为长方形，且该长方形的四个角通过小圆弧进行过渡。

按照本发明的另一方面，提供一种用于跨坐式单轨桥梁的大线间距T墩的设计方法，包括如下步骤：

S1：确定墩柱的高度；

S2：将所述大线间距T墩的盖梁设置为标准段盖梁(3)和沿横向方向位于该标准段盖梁(3)两侧端部的变化段盖梁(4)两部分；先确定大线间距T墩中标准段盖梁(3)的结构、大小，包括所述标准段盖梁(3)的与墩柱(2)连接处圆弧的斜率、所述标准段盖梁(3)的横向长度以及盖梁中钢筋的布置；

S3：根据线间距、盖梁顶部两侧的垫石宽度、垫石与桥墩边缘的距离要求以及线路偏距确定所述大线间距T墩中变化段盖梁的横向长度。

进一步地，步骤S2中，所述标准段盖梁的横向长度为固定值，且所述标准段盖梁的横向长度根据线间距、模板的制作要求以及受力要求确定。

进一步地，步骤S2中，所述圆弧的斜率为固定值，该斜率根据盖梁高度和所述标准段盖梁长度确定。

进一步地，步骤S2中，在每个大线间距T墩中，所述标准段盖梁的钢筋布置相同，所述变化段盖梁的钢筋布置通过根据其长度参数A确定。

进一步地，所述标准段盖梁的模板采用同一套，所述变化段盖梁的模板设为预制的标准节段单元。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明的具有大线间距T墩的跨坐式单轨桥梁，T墩的盖梁分为标准段和变化段，标准段盖梁的长度和斜率均为固定值，远离墩柱的变化段为高度固定的直段，直段的长度根据线间距确定，在设计中可以用参数表示，每个T墩的标准段相同，只需要根据线间距的大小设计变化段盖梁长度，减少了设计和绘图的工作量。

(2)本发明的具有大线间距T墩的跨坐式单轨桥梁，盖梁与墩柱间通过圆弧过渡，同时墩身正面和侧面都有不同比例的刻槽，增加墩身的立体感，使墩柱从任何角度看上去都更加生动。

(3)本发明的具有大线间距T墩的跨坐式单轨桥梁，优化结构的同时也满足桥梁的整体景观和环境统一的原则。

(4)本发明的用于跨坐式单轨桥梁的大线间距T墩的设计方法，盖梁变化段的钢筋布置通过参数表示，所有桥墩的钢筋图就可以通过一张图来表示，当大线间距T墩较多时，减小了T墩钢筋图的绘制工作量，提高了跨坐式单轨大线间距T墩的设计效率。

(5)本发明的用于跨坐式单轨桥梁的大线间距T墩的设计方法，标准段盖梁的模板可以采用同一套，可以重复利用，且变化段盖梁的模板也可设计为预制的标准节段单元，在施工现场进行拼装，有利于减少模板的制作成本，提高模板的重复利用率。

附图说明

图1为传统的大挑臂T墩结构示意图；

图2为本发明实施例涉及的大线间距T墩结构示意图；

图3为本发明实施例涉及的大线间距T墩侧视图；

图4为本发明实施例涉及的大线间距T墩俯视图；

图5为本发明实施例涉及的大线间距T墩1/2盖梁钢筋示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-传统大挑臂T墩，101-墩、102-盖梁、103-垫石；2-墩柱、3-标准段盖梁、4-变化段盖梁、5-垫石。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为国内轨道交通桥梁传统的大挑臂T墩结构示意图，传统大挑臂T墩1包括墩101、盖梁102以及垫石103，盖梁102设于墩101的顶部上方，盖梁102的厚度从端部至根部逐渐加大，且与墩101连接处，盖梁102的厚度最大。传统的大挑臂T墩，其盖梁102的长度需要根据盖梁102横向两侧的双线间距确定，该方式当线路中的大线间距T墩较多时，根据轨道交通行车的实际情况以及路况特殊时，经常间隔会遇到线间距不同的情况，盖梁102的长度、厚度以及相应的其他参数，需要根据每个线间距计算确定，一方面在设计中加大了设计绘图工作量，另一方面在施工中增大了模板的使用量，带来较多不便，降低工作效率。

为解决现有技术中大线间距T墩存在的不足，本发明提供了一种用于跨坐式单轨桥梁的大线间距T墩，图2为本发明实施例涉及的大线间距T墩结构示意图，如图2所示，具有大线间距T墩的跨坐式单轨桥梁，包括轨道梁以及设于该轨道梁下方的若干大线间距T墩，其中，大线间距T墩，包括墩柱2、标准段盖梁3、变化段盖梁4以及垫石5，盖梁的设计是按参数变化的，盖梁包括标准段盖梁3和沿横向方向位于标准段盖梁3两侧端部的变化段盖梁4，横向方向即横桥梁方向；标准段盖梁3与墩柱2形成一体结构，两侧的变化段盖梁4与分别与对应的标准段盖梁3的端部相连，两侧的变化段盖梁4的上方均有垫石5。本发明的具有大线间距T墩的跨坐式单轨桥梁，其大线间距T墩克服了传统大线间距T墩需要根据每一种线间距设计一个桥墩盖梁尺寸的劣势，大大减少了设计和绘图的工作量，使大线间距的桥墩在设计上更为灵活。

本发明还提供了用于跨坐式单轨桥梁的大线间距T墩的设计方法，包括如下步骤：

S1：确定墩柱2的高度；

S2：将大线间距T墩的盖梁设置为标准段盖梁3和沿横向方向位于该标准段盖梁3两侧端部的变化段盖梁4两部分；先确定大线间距T墩中标准段盖梁3的结构、大小，包括标准段盖梁3的与墩柱2连接处圆弧的斜率、标准段盖梁3的横向长度以及盖梁中钢筋的布置；

S3：根据线间距、垫石宽度、垫石5与桥墩边缘的距离要求以及线路偏距确定大线间距T墩中变化段盖梁4的横向长度。

具体地，标准段盖梁3的厚度从两端到中间依次加厚，盖梁的厚度即从盖梁底部到顶部的竖向高度；且标准段盖梁3底部与墩柱2墩身两侧连接处采用圆弧顺接，一般圆弧的半径越大，对盖梁根部的受力越好，但是圆弧的半径越大，桥墩的整体美观度会下降，特别是对于墩高较矮的T墩，圆弧太大会显得整体桥墩很厚重，因此圆弧优选为半径1米。且该圆弧的斜率为固定值，即标准段盖梁3底部与墩柱2之间形成的夹角大小固定，标准段盖梁3的斜率根据盖梁高度和标准段盖梁3长度确定。

同时，两端标准段盖梁3的横向长度(横桥向的长度)也是固定的，且同一个大线间距T墩中横向两侧的标准段盖梁3的长度优选为相同。标准段盖梁3的横向长度需要考虑以下几个方面：首先是线间距，标准段盖梁3的长度应该大于或者等于最小线间距桥墩需要的盖梁长度，以本发明的某项实际应用为例，需要设计成T墩的桥墩最小线间距为5.8米，桥墩盖梁上需要放置垫石5，加上垫石5的宽度及垫石5距离墩边最小距离要求，桥墩标准段盖梁3长度不应小于8米；其次要考虑模板的制作要求，标准段盖梁3长度应为整数；最后考虑受力要求，标准段盖梁3长度越短，变化段盖梁4长度就需要加长，对于线间距较大的桥墩来说，变化段长度过长对受力及预应力索的配置是不利的，因此通过试算将标准段盖梁3设为8～10米的长度较为合理。

另外，标准段盖梁3的端部截面的高度与变化段盖梁4的端部截面的高度相同，因此标准段盖梁3的高度关系到变化段盖梁4高度的设计。标准段盖梁3的端部高度的确定需要满足预应力索的锚固要求，在实际应用中，通过试算发现桥墩的预应力索的布置最多需要三排钢束，钢束的锚固端设于盖梁的端部，由于预应力锚具有张拉空间的要求，因此钢束之间以及钢束与盖梁边缘的距离需满足锚具产品样册里规定的最小间距。所以标准段盖梁3端部高度首先应该满足预应力钢索的布置要求，其次应该满足本工程的受力要求。

进一步地，标准段盖梁3横向两端分别与变化段盖梁4相连，变化段盖梁4的厚度为固定值，与标准段盖梁3两侧的端部截面的高度相同，与标准段盖梁3长度设计不同的是，变化段盖梁4的长度主要根据线间距、垫石宽度、垫石5与桥墩边缘的距离要求、线路偏距等数据确定，基本上变化段盖梁4的长度对每个桥墩来说都是不一样的。

另外，由于桥墩均为现浇，因此变化段盖梁4和标准段盖梁3是施工桥墩时直接浇筑在一起的。但是标准段盖梁3和变化段盖梁4的模板是分别制作的，标准段盖梁3的模板可以采用同一套，可以重复利用，优选地，变化段盖梁4的模板也可设计为预制的标准节段单元，在施工现场进行拼装，有利于减少模板的制作成本，提高模板的重复利用率，直接减小了工程费用，具有很好的社会及经济效益。

优选地，垫石5的位置是根据线路的位置确定的，横向两侧垫石5的最外侧之间的距离与规范规定的两侧横向垫石到墩边缘的距离之和与盖梁的长度相同。

优选地，如图2所示，墩柱2的墩身横向设有刻槽。在桥墩的横向有宽60cm，深5cm的横向刻槽，该横向刻槽下部为直线，上部为圆弧。横向刻槽的大小在横向占整个横向宽度的1/3，纵向深度为5cm，通过研究发现这种尺寸在桥墩上的比例最美观，同时也不影响墩身受力。墩柱的整体造型从远处看像一株树冠伸展的椰子树，当大挑臂T墩排成一列时，与周围的绿化形成相互呼应，对整体景观效果有很好的提升。

另外需要提出的是，整体桥墩的高度(墩顶到底面的高度)根据地面线标高和线路标高、墩位里程确定，一般为0.5的倍数。优选地，盖梁标准段根部高度为2.5米，端部高度为1.5米，主要通过试算确定。由于跨坐式单轨的PC轨道梁自重较轻，作用在桥墩上的恒载和活载基本上达到了1:1的比例，因此在有车和无车两种工况下桥墩盖梁所受的反力变化幅度范围是很大的，在确定盖梁高度的时候取线间距最大、盖梁长度最长的情况及线间距最小、盖梁为标准段长度的两种情况进行试算，当线间距最大、盖梁长度最长时，如果盖梁高度太小，预应力钢索的配置满足有车工况，无车时，盖梁下缘就会出现拉应力；当线间距最小，盖梁长度为标准段长度时，盖梁所需要的高度就比较容易满足要求，但是如果盖梁的高度太大，首先会造成材料的浪费，其次会影响桥墩的美观。因此，盖梁标准段的高度是根据本工程的具体荷载情况根据试算确定的，既不造成材料的浪费，又能满足受力的要求。

本发明的具有大线间距T墩的跨坐式单轨桥梁，在传统的大线间距T墩上进行了优化，T墩的盖梁分为标准段和变化段，靠近墩柱的盖梁标准段为从端部向根部逐渐加厚的变坡，标准段盖梁的长度和斜率均为固定值，远离墩柱的变化段为高度固定的直段，直段的长度根据线间距确定，在设计中可以用参数表示，每个T墩的标准段相同，只需要根据线间距的大小设计变化段结构，减少了设计和绘图的工作量。

进一步地，图3为本发明实施例涉及的大线间距T墩侧视，图4为本发明实施例涉及的大线间距T墩俯视图。如图3所示，墩柱2、标准段盖梁3、化段盖梁4的纵向宽度相同，桥墩侧面盖梁和墩身形成一个整体，并且从侧面来看，墩柱2的墩身处设有一道方形纵向刻槽，有利于提高桥墩整体的美学性，增加立体感。优选地，纵向刻槽宽6cm，深2cm，并且与相邻的标准墩保持统一，该纵向刻槽位于桥墩中心线处，其竖向高度与墩柱2一致，且顶部位于盖梁的底部。如图4所示，盖梁顶部平面为长方形，且该长方形的四个角通过小圆弧进行过渡，使T墩顶部平面更加柔和，另外，墩顶的盖梁上设有足够的空间来放置用于支撑轨道梁的垫石5。

进一步地，图5为本发明实施例涉及的1/2盖梁钢筋示意图，如图5所示，桥墩盖梁的钢筋布置分为两部分，盖梁标准段的钢筋布置对所有桥墩来说都是一样的，盖梁变化段的钢筋布置通过盖梁变化段长度A参数表示，纵向钢筋N1长度根据A的取值变化，横向箍筋N2的长度不变，且间距不变，根数根据盖梁长度用参数A表示，所有桥墩的钢筋图就可以通过一张图来表示，当大线间距T墩较多时，减小了T墩钢筋图的绘制工作量，提高了跨坐式单轨大线间距T墩的设计效率。

本发明的大线间距T墩适用于跨坐式单轨及与跨坐式单轨类似的PC轨道梁自重较轻、荷载较小的城市轨道交通桥梁。由于跨坐式单轨采用的单片轨道梁对应单列车的形式，因此在城市中有较大的灵活性，当双线行车布置遇到城市中不好避让的建筑，或者出现不得不设置岛式站的情况，线路的布置就会出现线间距变化的情况，在这种情况下，我们可以设置两列桥墩，但是一般城市中线路都是与地面道路并行的，桥墩只能设置在绿化带中间，因此需要设置大挑臂T墩，本发明可以节约跨坐式单轨大线间距T墩的设计时间，大大减小设计工作量，它对跨坐式单轨有很强的针对性，对后续跨坐式单轨的开展有很好的帮助。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。