城市轨道交通高架车站结构研究.doc

1 城市轨道交通高架车站结构研究【提要】介绍城市轨道交通几种高架车站的结构形式及其适用条件, 评述减小高架车站振动和基础沉降的结构措施。【关键词】城市轨道交通高架车站结构研究 1 前言我国城市轨道交通建设正面临大发展的机遇。城市轨道交通体系按走行方式划分为地面、地下和高架三种。当前城市轨道交通建设出现了线路高架化趋势, 使高架车站应运而生。目前上海正在修建我国第一条高架轻轨线“明珠线”, 在全部 19 个车站中, 高架车站占 16 个。高架车站属地上高架结构, 轨道列车运行于结构最上层。高架车站既不是单一的房屋结构, 也不是单一的桥梁结构, 而是桥梁和房建融合在一起的结构体系。作为一种新的结构形式, 高架车站的结构特性有待进行深入的研究。本文就高架车站结构的三个关键问题进行初步分析和探讨。 2 结构形式和比选 2 国内外高架车站一般为 2~4层, 站台层位于结构最上层, 与区间高架桥等高。一般采用现浇或预制钢筋混凝土结构, 优先采用预应力混凝土结构。常见的结构形式有三种。 空间框架结构体系该结构属桥梁、房建结合方案( 见图 1) 。高架站先形成空间框架结构, 再在其上形成连续板梁。该结构体系受力合理, 结构整体性和稳定性好。高架车站的荷载与房屋建筑一般所受荷载完全不同, 活载占的比重大且受载点不断变化。框架结构受载不均匀, 易造成基础的不均匀沉降, 特别是在地质条件不好的地段。一旦发生基础不均匀沉降将损坏结构, 而且修复困难。图1 空间框架式车站结构当列车以一定速度通过高架车站时, 高架车站产生振动。框架结构的动力稳定性一般比桥梁结构差, 因此高架车站的振动控制成为结构分析和设计的关键问题之一。南京地铁南北 1 号线工程共有 5 个高架车站, 均采用空间框架结构体系。框架横向为三柱二跨, 纵向柱距为 8~ 12m。行车道梁采用钢筋混凝土板梁, 简支或连续支承于框架横梁上。 3 桥梁结构体系属于桥建结合方案。高架站先形成桥梁结构( 梁、墩柱、基础), 再在桥上布置站台( 见图 2)。图2 桥梁式车站结构( 箱梁,Y 形墩) 桥跨结构可选择的断面形式有箱梁、T 形梁、板梁和槽形梁等。箱梁截面抗扭刚度大, 整体受力性能和动力稳定性好, 正在规划的广州地铁 2 号线高架车站拟采用这种形式。T形梁刚度大, 材料用量省, 还可采用预制吊装法施工, 宜优先采用。墩柱常用的结构形式有 T 形墩、双柱墩、V 形墩和 Y形墩。在高架车站中的墩柱应具有足够的强度和稳定性, 在轨道列车作用下应避免产生大位移。 框架+ 桥梁结构体系属于桥建分离方案( 见图 3)。主体结构分为两个部分: 车站建筑和高架桥。车站建筑包在高架桥之外, 高架桥从房屋建筑中穿过, 二者在结构上完全分开, 受力明确, 传力简洁。车站建筑和高架桥受力自成系统, 可防止列车运行对车站的不利影响, 基础的不均匀沉降和车站建筑的振动问题可得到解决。“明珠线”部分高架车站采用了这种结构形式。 4 结构形式的选择从使用功能上看, 空间框架结构体系和框架+ 桥梁结构体系适用于大中型车站; 桥梁结构体系适用于小型车站和中间站。就大型车站而言, 从结构性能上对比, 我们认为应优先采用框架+ 桥梁结构体系, 理由为: (1) 可解决高架车站最突出的力学问题, 即列车动力荷载对车站房屋建筑的不