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【摘 要】 随着城市建设,高架桥与地铁车站合建成为目前成都建设一个新趋势,本文通过对地铁车站与高架桥的叠建方式进行设计分析。
【关键词】 地铁车站;高架桥;叠建;结合设计
为贯彻成都地铁建设“安全、可靠、经济、适用”的指导思想,节约能源,成都地铁7号线全线31个车站中有7个地铁车站与高架桥合建,以符合城市总体规划、交通规划及轨道交通线网规划的要求。
但是在地铁车站设计过程中,与高架桥的结合,是否使得地铁和高架桥的结构功能受到影响并满足各自使用要求是一个值得研究的问题。
1、地铁车站与高架桥结合的类型及结合情况
根据目前成都地铁7号线地铁车站与高架桥的空间位置关系,可将其分为两大类型:共用地铁结构柱和共用围护桩。
图1 共用地铁结构柱
图2 共用围护桩
本文以成都地铁7号线成都理工站与上跨高架为共用地铁结构柱的结合方式,进行设计分析。
2、车站与高架桥叠建方案设计
2.1边界条件
成都理工站为成都地铁7号线工程的中间站,地处成都理工大学五岔路口以西,二仙桥东路下方,呈东西向布置,设计主要边界条件包括:
站位所处的二仙桥东路道路红线宽40m,为双向6车道,二仙桥东路为重要交通干道,交通十分繁忙。根据最新调整控规,二仙桥东路将进行改造,根据高架桥宽度退红线以改为商业服务设施用地。
市政规划在车站站位上方二仙桥东路与成华大道方向,新增16m宽双向四车道上跨高架桥。
为满足车站站位,与8号线通道换乘、管线设置及高架桥的设置,高架桥下方四车道的使用要求,成都理工车站只能设置与二仙桥东路路中,与高架桥共用地铁结构柱的叠建方式。
2.1工程概况
成都理工站为地下二层三跨现浇混凝土岛式站台车站,车站施工完毕后修建上跨高架桥,桥梁的基础落在车站顶板上,车站通过纵、横梁转换梁将高架桥荷载传递到车站的梁、柱,再传递到车站底板下桩和地基上。主体结构采用在桥墩跨处、顶板结构柱上方设置转换梁,桥墩跨处底板下方对应位置设置底板下?1800桩。
2.3地质概况
根据地质详勘资料,车站主要穿越<1-2>杂填土、<3-1-2>黏土、<3-3>粉土、<3-5-2>中砂、<3-8-2>卵石土。车站底板主要位于卵石土层。车站范围内无地表水系流过。地下水主要有两种类型:一是松散土层孔隙水,二是基岩裂隙水。
2.4荷载及组合
主体结构计算时,其荷载主要有以下几种:
1)永久荷载:结构自重、覆土重、水土侧压力、设备荷载、水浮力、高架桥荷载
根據成都市政院提供的高架桥桥墩内力为:
分项
内力 作用荷载 标准值 荷载组合
准永久组合 E1地震组合 E2地震组合 基本组合
竖向
反力
(kN) 结构恒载 4757.0 1.0 1.0 1.0 1.2×1.1
汽车活载 1876.0 0.4 0.0 0.0 1.4×1.1×1.2
E1地震作用 198.0 0.0 1.0 0.0 0.0
E2地震作用 714.1 0.0 0.0 1.0 0.0
组合值 / 5507.4 4955.0 5471.1 9746.1
横向
剪力
(kN) 结构恒载 0.0 1.0 1.0 1.0 1.2×1.1
汽车活载 0.0 0.4 0.0 0.0 1.4×1.1×1.2
E1地震作用 381.2 0.0 1.0 0.0 0.0
E2地震作用 1374.9 0.0 0.0 1.0 0.0
组合值 / 0.0 381.2 1374.9 0.0
纵向
剪力
(kN) 结构恒载 0.0 1.0 1.0 1.0 1.2×1.1
汽车制动力 442.2 0.4 0.0 0.0 1.4×1.1×1.2
E1地震作用 315.5 0.0 1.0 0.0 0.0
E2地震作用 1137.7 0.0 0.0 1.0 0.0
组合值 / 176.9 315.5 1137.7 817.2
横向
弯矩
(kN.m) 结构恒载 0.0 1.0 1.0 1.0 1.2×1.1
汽车偏载 5600.0 0.4 0.0 0.0 1.4×1.1×1.2
E1地震作用 3871.5 0.0 1.0 0.0 0.0
E2地震作用 13962.7 0.0 0.0 1.0 0.0
组合值 / 2240.0 3871.5 13962.7 10348.8
纵向
弯矩
(kN.m) 结构恒载 0.0 1.0 1.0 1.0 1.2×1.1
汽车制动力 5748.6 0.4 0.0 0.0 1.4×1.1×1.2
E1地震作用 3247.9 0.0 1.0 0.0 0.0
E2地震作用 11713.7 0.0 0.0 1.0 0.0
组合值 / 2299.4 3247.9 11713.7 10623.4
竖向
扭矩
(kN.m) 结构恒载 0.0 1.0 1.0 1.0 1.2×1.1
汽车制动力 1320.0 0.4 0.0 0.0 1.4×1.1×1.2
E1地震作用 19.9 0.0 1.0 0.0 0.0
E2地震作用 71.9 0.0 0.0 1.0 0.0
组合值 / 528.0 19.9 71.9 2439.4
2)可变荷载:地面超载、人群荷载、列车荷载
3)施工荷载
4)地震、人防荷载
2.5工程材料
1)混凝土
车站主体结构顶板、底板、侧墙、顶梁、底梁砼:C35(P8)
车站中板、中梁砼:C35
车站内部结构砼:C35
车站主体结构柱:C45
2)钢筋采用HPB300、HRB400。
3)钢板、型钢采用Q235B。
2.6计算模型
计算采用MIDASGEN对不同断面进行计算。根据荷载,将成都市政院提供的桥墩内力荷载添加到地铁车站受力模型中,将车站顶板(高架桥与地铁车站结构荷载转换层)单独取出建立模型进行计算分析。
图3 桥梁荷载共同对顶板及纵横梁作用-整体计算模型桥墩反力荷载
图4 顶板西端头主筋方向内力值
经计算分析,高架桥荷载通过顶板转换梁、结构柱及底板下柱传递,并不会增加车站的侧墙受力,而仅仅竖向传力。转换梁相当于桥梁的基础,其形式可以采用梁或者台阶状。
3、结论
经以上分析可知,地铁车站和高架桥叠建后,地铁车站采取相应的结构转换,使得两结构受力基本保持独立,相互影响较小,技术方案可行,能同时满足工程的使用要求,亦能满足规划要求。
【关键词】 地铁车站;高架桥;叠建;结合设计
为贯彻成都地铁建设“安全、可靠、经济、适用”的指导思想,节约能源,成都地铁7号线全线31个车站中有7个地铁车站与高架桥合建,以符合城市总体规划、交通规划及轨道交通线网规划的要求。
但是在地铁车站设计过程中,与高架桥的结合,是否使得地铁和高架桥的结构功能受到影响并满足各自使用要求是一个值得研究的问题。
1、地铁车站与高架桥结合的类型及结合情况
根据目前成都地铁7号线地铁车站与高架桥的空间位置关系,可将其分为两大类型:共用地铁结构柱和共用围护桩。
图1 共用地铁结构柱
图2 共用围护桩
本文以成都地铁7号线成都理工站与上跨高架为共用地铁结构柱的结合方式,进行设计分析。
2、车站与高架桥叠建方案设计
2.1边界条件
成都理工站为成都地铁7号线工程的中间站,地处成都理工大学五岔路口以西,二仙桥东路下方,呈东西向布置,设计主要边界条件包括:
站位所处的二仙桥东路道路红线宽40m,为双向6车道,二仙桥东路为重要交通干道,交通十分繁忙。根据最新调整控规,二仙桥东路将进行改造,根据高架桥宽度退红线以改为商业服务设施用地。
市政规划在车站站位上方二仙桥东路与成华大道方向,新增16m宽双向四车道上跨高架桥。
为满足车站站位,与8号线通道换乘、管线设置及高架桥的设置,高架桥下方四车道的使用要求,成都理工车站只能设置与二仙桥东路路中,与高架桥共用地铁结构柱的叠建方式。
2.1工程概况
成都理工站为地下二层三跨现浇混凝土岛式站台车站,车站施工完毕后修建上跨高架桥,桥梁的基础落在车站顶板上,车站通过纵、横梁转换梁将高架桥荷载传递到车站的梁、柱,再传递到车站底板下桩和地基上。主体结构采用在桥墩跨处、顶板结构柱上方设置转换梁,桥墩跨处底板下方对应位置设置底板下?1800桩。
2.3地质概况
根据地质详勘资料,车站主要穿越<1-2>杂填土、<3-1-2>黏土、<3-3>粉土、<3-5-2>中砂、<3-8-2>卵石土。车站底板主要位于卵石土层。车站范围内无地表水系流过。地下水主要有两种类型:一是松散土层孔隙水,二是基岩裂隙水。
2.4荷载及组合
主体结构计算时,其荷载主要有以下几种:
1)永久荷载:结构自重、覆土重、水土侧压力、设备荷载、水浮力、高架桥荷载
根據成都市政院提供的高架桥桥墩内力为:
分项
内力 作用荷载 标准值 荷载组合
准永久组合 E1地震组合 E2地震组合 基本组合
竖向
反力
(kN) 结构恒载 4757.0 1.0 1.0 1.0 1.2×1.1
汽车活载 1876.0 0.4 0.0 0.0 1.4×1.1×1.2
E1地震作用 198.0 0.0 1.0 0.0 0.0
E2地震作用 714.1 0.0 0.0 1.0 0.0
组合值 / 5507.4 4955.0 5471.1 9746.1
横向
剪力
(kN) 结构恒载 0.0 1.0 1.0 1.0 1.2×1.1
汽车活载 0.0 0.4 0.0 0.0 1.4×1.1×1.2
E1地震作用 381.2 0.0 1.0 0.0 0.0
E2地震作用 1374.9 0.0 0.0 1.0 0.0
组合值 / 0.0 381.2 1374.9 0.0
纵向
剪力
(kN) 结构恒载 0.0 1.0 1.0 1.0 1.2×1.1
汽车制动力 442.2 0.4 0.0 0.0 1.4×1.1×1.2
E1地震作用 315.5 0.0 1.0 0.0 0.0
E2地震作用 1137.7 0.0 0.0 1.0 0.0
组合值 / 176.9 315.5 1137.7 817.2
横向
弯矩
(kN.m) 结构恒载 0.0 1.0 1.0 1.0 1.2×1.1
汽车偏载 5600.0 0.4 0.0 0.0 1.4×1.1×1.2
E1地震作用 3871.5 0.0 1.0 0.0 0.0
E2地震作用 13962.7 0.0 0.0 1.0 0.0
组合值 / 2240.0 3871.5 13962.7 10348.8
纵向
弯矩
(kN.m) 结构恒载 0.0 1.0 1.0 1.0 1.2×1.1
汽车制动力 5748.6 0.4 0.0 0.0 1.4×1.1×1.2
E1地震作用 3247.9 0.0 1.0 0.0 0.0
E2地震作用 11713.7 0.0 0.0 1.0 0.0
组合值 / 2299.4 3247.9 11713.7 10623.4
竖向
扭矩
(kN.m) 结构恒载 0.0 1.0 1.0 1.0 1.2×1.1
汽车制动力 1320.0 0.4 0.0 0.0 1.4×1.1×1.2
E1地震作用 19.9 0.0 1.0 0.0 0.0
E2地震作用 71.9 0.0 0.0 1.0 0.0
组合值 / 528.0 19.9 71.9 2439.4
2)可变荷载:地面超载、人群荷载、列车荷载
3)施工荷载
4)地震、人防荷载
2.5工程材料
1)混凝土
车站主体结构顶板、底板、侧墙、顶梁、底梁砼:C35(P8)
车站中板、中梁砼:C35
车站内部结构砼:C35
车站主体结构柱:C45
2)钢筋采用HPB300、HRB400。
3)钢板、型钢采用Q235B。
2.6计算模型
计算采用MIDASGEN对不同断面进行计算。根据荷载,将成都市政院提供的桥墩内力荷载添加到地铁车站受力模型中,将车站顶板(高架桥与地铁车站结构荷载转换层)单独取出建立模型进行计算分析。
图3 桥梁荷载共同对顶板及纵横梁作用-整体计算模型桥墩反力荷载
图4 顶板西端头主筋方向内力值
经计算分析,高架桥荷载通过顶板转换梁、结构柱及底板下柱传递,并不会增加车站的侧墙受力,而仅仅竖向传力。转换梁相当于桥梁的基础,其形式可以采用梁或者台阶状。
3、结论
经以上分析可知,地铁车站和高架桥叠建后,地铁车站采取相应的结构转换,使得两结构受力基本保持独立,相互影响较小,技术方案可行,能同时满足工程的使用要求,亦能满足规划要求。