谈首都机场捷运通道框架桥设计

林 韬

(北京建达道桥咨询有限公司，北京 100015)

1 工程概况

北京首都国际机场T3航站楼空侧地面飞机、快轨、行李车等各种交通纵横交错，为了解决各种交通之间相互干扰、合理的利用空间、有效地控制工程造价，设计了捷运通道框架桥。捷运通道分南北2段，每段长度为245 m，通道顶面共设4座飞机滑行桥，2座机场特种车辆桥。捷运通道框架桥共分三层:第一层为飞机滑行道，设计荷载为垂直于通道方向的F类飞机荷载;第二层为捷运系统轨道层，设计荷载为沿着通道方向的APM轨道荷载;第三层为行李车层，设计荷载为沿着通道方向的行李车荷载。

桥位区位于北京平原区的东北部，处于温榆河、小中河之间的一级阶地上，地势平坦。场地及周围土层均为亚粘土、粉细砂，场地土类别Ⅲ类，地基土不液化，地下水埋深1 m～2 m。

2 主要技术标准

1)设计荷载:第一层:F类飞机荷载，代表机型空客A380F;第二层:APM快轨，人群3．0 kN/m2;第三层:行李车特种荷载，人群3．0 kN/m2;2)桥面宽度:61 m飞机滑行道，两侧各设9．5 m钢网架玻璃盖板;3)净空:第二层净空不小于4．5 m，第三层净空7．55 m;4)地震烈度:抗震设防烈度8度，抗震设防措施等级9度。

3 总体设计

滑行道桥长即通道全宽26．4 m，设计通行最大飞机为空客A380F，总重592 t，单轮重28．125 t。第二层捷运系统轨道层净宽23．4 m，横向布置2条APM轨道，轨道两侧均设置人员疏散通道、检修通道。第三层行李通道层净宽23．4 m，沿通道断面方向在捷运系统轨道正下方各设置一根立柱，立柱将空间分成4．575 m服务通道+11．75 m行李通道+4．575 m服务通道三部分。

4 结构设计

框架结构分三层，分别承受不同的荷载(见图1，图2)。顶层由单箱多室的预应力混凝土箱梁和钢网架玻璃盖板组成。单箱多室的预应力混凝土箱梁用来承受飞机荷载，同时为了保护飞机翼展范围不受捷运系统轨道层影响，在箱梁两侧设置了钢网架玻璃盖板。钢网架玻璃盖板只承受自重、雪荷载、风荷载、清洁车荷载。

第二层(也称中板)采用钢筋混凝土格子梁结构，主要承受APM轨道荷载和人员疏散通道、检修通道人群荷载。

第三层(也称底板)采用整体式底板结构，主要承受行李车荷载和服务通道人群荷载，底板下设置桩基础。

桥位处地下水数量大，且埋藏较浅，因此需对整个通道进行整体防水设计。在沉降缝处设置1道金边橡胶止水带，在混凝土底板下依次设置C15碎石混凝土保护层厚8 cm、膨润土板、厚塑料布、C10混凝土垫层厚10 cm。在侧墙外侧依次设置SBS防水卷材、5 cm厚聚苯板、砌机砖保护层。

图1 框架横断面

图2 框架纵剖面

4．1 顶板

框架顶板主要承受F类飞机荷载，由于其代表机型空客A380F，总重592 t，单轮重28．125 t。如此大的荷载给框架顶板的构造提出了很高的受力要求，为了满足总重和局部荷载均较大的受力要求，设计采用适当增大梁高，减小箱宽，加厚箱梁顶板的方法来解决以上问题。同时通过设置中横隔梁来加强整个箱梁的整体性。

框架顶板跨径26．4 m，桥宽61 m，采用单箱20室预应力混凝土梁式结构。箱梁梁高1．5 m，顶板厚0．32 m，底板厚0．25 m，腹板厚0．5 m，箱室净宽2．5 m。箱梁在侧墙顶范围设置实腹段与侧墙连接成整体，在跨中设置一道0．5 m宽中横隔梁。

顶板设计为预应力混凝土结构，每个腹板内设置4束、腹板两侧的底板内各设置1束高强度低松弛预应力钢绞线。纵向钢绞线直径为15．2 mm，钢绞线抗拉设计强度fpk=1 860 MPa，锚下应力σcon=0．75fpk纵向。腹板钢束采用19-7φ5钢绞线，底板采用15-7φ5钢绞线，锚具采用VSL系列锚具。顶板在梁端与侧墙完全连接成整体，横向采用普通钢筋端横隔梁、中横隔板。

4．2 中板

中板主要承受APM轨道荷载和人员疏散通道、检修通道人群荷载。其中APM轨道荷载相对较大，且完全集中在2条轴线上，因此在轨道的下方设置了2排间距13．85 m的1．25×2 m椭圆形柱子来承担APM轨道荷载。中板总宽23．4 m，板厚40 cm，在中板的宽度方向共设置3道纵梁，位置分别是两个柱顶及板中线，纵梁宽1．5 m×高1．1 m。沿着通道方向每排柱顶设置一道宽2．5 m×高1．1 m的横隔梁。中板两侧分别与侧墙刚接，整个中板为一格子梁结构(见图3)。中板按普通钢筋混凝土构件设计，在纵梁横梁内设置双置的直径40 cm的HRB400钢筋，钢筋间距12 cm。桥面板配置直径32 cm的HRB335钢筋，钢筋间距10 cm。

图3 中板横断面

4．3 侧墙

侧墙设置在通道的两侧，与通道顶板、中板、底板通过刚性连接成一个整体。侧墙除了承受顶板、中板、底板传递的竖向荷载、弯矩外，还承受侧墙外侧的土压力。

侧墙高度范围17．5 m～19．9 m，侧墙厚1．5 m。侧墙外侧配双置直径28 cm的HRB335钢筋，钢筋间距12 cm;侧墙内侧配直径28 cm的HRB335钢筋，钢筋间距12 cm。

4．4 底板与基础

底板主要承受行李车荷载和服务通道人群荷载，以及由立柱、侧墙传递到底板的顶板荷载、中板荷载、侧壁土压力等。

底板厚1．5 m，在侧墙底、立柱底设置(含底板)总高度2 m的承台，在每侧侧墙底设置2根1．2 m直径钻孔灌注桩，桩长40 m，沿通道方向桩间距4．618 m。在每根立柱下设5根0．8 m直径钻孔灌注桩，桩长28 m，桩间距2．4 m。

4．5 抗浮设计

整个框架结构挖空率较大，且桥位处地下水埋藏较浅，因此对结构进行了抗浮设计，通过计算在底板下设直径0．8 m的抗浮桩，桩长28 m，桩间距3 m。

5 结语

为了合理地利用城市空间，减少各种交通之间的换乘距离，把各种交通设施整合到一起的大型交通枢纽工程，正受到各大、中城市的青睐。该桥是把飞机、APM轨道、行李车特种车三种交通设施立体的结合在一起，有效利用了有限的空间，节省了工程造价，实现了各种交通的立体交叉。同时该桥也是国内第一座按F类飞机荷载设计的桥梁。该桥的设计积累了一些有益的经验，对同类型桥梁的设计有一定的参考价值。该桥已于2004年开工建设，2007年年底竣工，2008年奥运会前夕正式投入使用，为保障2008年北京奥运会的空中交通做出了应有的贡献。目前该桥已经使用4年，桥梁各方面运行状况良好。

［1] ICAO理事会在国际民航组织公约附件十四卷Ⅰ．机场设计与运行［Z］．第3版．1999．

［2] 惠丽萍，王 良．地铁车站结构设计中存在的问题［A］．中国土木工程学会第十一届、隧道及地下工程分会第十三届年会论文集［C］．2004:179．