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地铁曲线预留工程线路顺接设计方案

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摘要:针对地铁曲线预留工程,在其外部条件发生变化时,为了减少曲线预留工程改造或废弃,需要研究远期顺接线路设计方法来妥善解决顺接问题。围绕在保证预留工程曲线线形不变情况下,变化顺接线路走向,通过分析曲线参数与要素并对各种曲线进行分类探讨,得出调整曲线半径和缓和曲线等要素进行线路顺接设计的方法。采用该方法解决圆曲线、缓和曲线、竖曲线、竖缓重叠的完好顺接并推导出各种方法的适用范围。工程设计中,在不影响线站位合理布设情况下,尽量用好线形条件开展设计,实现线路顺接,减少曲线预留工程的废弃或改造。

关键词:地铁;曲线预留工程;线路顺接;缓和曲线;圆曲线

目前全国各个城市地铁项目建设相继开展,由于城市各项工程的规划及建设时序之不同,尤其是彼此之间交叉及临近时,就涉及到先建成项目为后建设项目预留相应工程和预留延伸条件,而后开展建设项目按预留来实施并顺接。但后建设项目将实施时,如果因外部条件已发生很大变化,存在不能完全依照预留工程外延条件实施的情况,这样就需要尽量保证原预留工程不进行改造的情况下,实现线路的顺接。在地铁线路预留工程中,尤其是曲线形式对后期工程顺接情况较直线形式要复杂。本文就轨道交通项目各种曲线段落在尽量不改动预留工程情况下,探讨调整原预留线路,实现曲线预留工程完好顺接为目的的设计方法。

1曲线预留工程类型

曲线预留工程包括本线远期延伸预留工程及相关工程预留。即包括:为远期线路(或支线)、远期其他线路同时建设以及场段(或联络线)预留接口等而提前实施的延伸预留工程;由于城市其他设施或交通枢纽等建、构筑物的实施,为避免重复建设或减少轨道交通后期实施难度,提前同步实施的相关工程引起的预留[1](图1、图2)。按平纵断面的所处曲线划分为平面圆曲线段、平面缓和曲线段、竖曲线段和平竖重叠段。

2地铁线路曲线线形平面曲线线形

包括圆曲线和缓和曲线(一般复曲线极少使用);纵向曲线则为竖曲线,采用的是圆曲线形竖曲线。下面予以简单介绍。

2.1圆曲线线形地铁平面圆曲线采用的是曲率一定的圆曲线,并根据车辆制式和正线(或辅助线、车场线)来确定圆曲线半径下限值,当然圆曲线半径亦不是越大越好,应遵循由大到小、宁大勿小的原则进行[2]。同时设计规范也规定了圆曲线的最小长度。

2.2缓和曲线线形规范规定地铁缓和曲线采用三次抛物线。

2.3竖曲线线形地铁竖曲线一般按系列采用较大半径圆曲线,且正线、车站端部与辅助线分别采用不同标准。规范要求竖曲线半径不小于2000m[3]。

3线路顺接设计方法

3.1圆曲线预留工程针对预留工程位于圆曲线上的情况,延伸线路发生变化时,存在两类情况:①延伸的直线边能够与以预留圆曲线圆心为圆心,以R+P(实施的缓和曲线外移距P=l2/24R)为半径的圆相切;②延伸的直线边不能够与上述圆相切,即直线边远离该圆或是与该圆相割。两类情况分别介绍如下。(1)第一类情况该类情况属于常见情况,可采用常用的“切圆”方法。首先对延伸边L'进行基本定向,然后做以预留圆曲线圆心O为圆心,以R+P为半径的圆M,之后延伸边L'向圆M引切线准确定向,L'与既有边L的交点即为延伸曲线交点。(2)第二类情况此类情况属于非正常情况,要尽量减少其出现。此类情况可依据延伸直线边偏离预留圆曲线距离的远近,依次采用两种方法予以顺接。

3.2缓和曲线预留工程这里重点讨论预留工程位于缓和曲线上进行调整的情况,对于可用相连接圆曲线完成顺接调整的情况,采用上述圆曲线顺接方法即可。(1)顺接的一致性对于缓和曲线预留工程的顺接,由式(1)可知,顺接缓和曲线应和预留工程缓和曲线的三次抛物线参数“C”值相同。即保持曲线的急缓弯曲程度不变。由于缓和曲线段同时为超高顺坡段,超高是线性变化的,顺接预留工程应保证超高的顺接一致。(2)顺接方法和使用条件①顺接方法由C=R•L可知,圆曲线半径和缓和曲线长度成反比,可调整两者的大小满足延伸曲线走向的变化。例如,延伸圆曲线半径R减为0.5R,则预留缓和曲线L增大为2L。当然,缓和曲线的增减要保证预留工程段落不变。

3.3竖曲线预留工程预留工程设置在竖曲线上的情况很少出现,这里简单探讨。规范对竖曲线最小长度未做要求,但要求相邻竖曲线间夹直线长度不小于50m[3]。竖曲线预留工程的顺接方法主要是采用“切圆”的办法,由下一个变坡点向该竖曲线引切线,作为顺接的坡段。

3.4平竖重叠预留工程平竖重叠的情况,可分为竖曲线和圆曲线重叠以及竖曲线和缓和曲线重叠。本文主要分析高架线路的竖缓重叠段的预留工程。因为规范要求“无砟道床地段竖曲线和缓和曲线重叠时,每条钢轨的超高最大顺坡率不得大于1.5‰”[3],而高架线或无砟道床的地面线采用的是外轨全超高形式[3],所以应考虑规范的要求。其他情况则可采用将平曲线和竖曲线分解到各自的平、纵断面上,按照以上方法各自顺接即可。

4结论

对于远期的延伸线路,其相邻一站一区间要纳入本期工程研究,以稳定本期工程的起终点站,同时也是为远期延伸打下基础,更为重要的是“凡事预则立,不预则废”,提前控制用地或者谨慎地设置预留工程及长度,以防后期大范围调整线路路由而影响全局。对于预留工程,尤其是曲线预留工程的实施,需要深入研究,预留好条件,预留曲线尽量采用较大的曲线半径,可加大预留工程外曲线的偏角以适应将来的变化,慎重确定预留长度和规模。针对曲线预留工程后期开展顺接设计进行了探讨,根据外部因素的变化和预留情况,给出不同情况的顺接方法,希望对此类设计开展提供参考。

参考文献:

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作者:刘晓峰 单位:中铁第一勘察设计院集团有限公司

地铁曲线预留工程线路顺接设计方案责任编辑:张雨    阅读:人次
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