武汉市轨道交通一号线崇仁路站结构设计
张衍
(上海市隧道工程轨道交通设计研究院)
摘 要 通过对武汉市轨道交通一号线崇仁路站结构设计步骤的详细介绍，从而对建桥合一的高架车站设计做出一定的总结。?
关键词 建桥合一 高架车站 SAT-WE BSAS
1 概述?
武汉市轨道交通一号线的起点在建设大道与解放大道交汇口西侧。向东跨京广线铁路桥，经沿河大道北侧人行道至京汉大道，然后沿京汉大道一直向东（北）跨过卢沟桥路到达一期工程终点黄浦路站。正线全长10.234km?。?
全线共设10座车站，平均站距为1 085m，其中崇仁路站横跨于京汉大道上，位于崇仁路东侧，该站为线间距3.7m的高架四层的侧式中间站。并且在往利济北路站方向有一段处于线路缓和曲线上。? 该站总建筑面积3 160m2，纵向轴距为8×10m，总长80m。由于建筑地面层为跨路架空，由于一侧车站立柱落在一边人行道上，所以人行道在路口的弯曲导致车站横向跨距不等，标准横向跨距为15m，最大处为16.5m,最大悬臂端为4.5m。地面为架空机动车道，二层为站厅层及站务用房，三层为电缆夹层，四层为站台层，屋面采用钢屋架。?
车站位于路中，共有两个出入口，南侧为一宽度6m，长度22m的过街天桥，北侧为设备站务用房，与车站主体之间有一短通道。?
2 车站结构及基础的初步选型?
(1) 为了使车站设计更为紧凑，主体上部结构决定采用建桥合一的四层现浇混凝土框架结构，其中二层站厅层在局部轴跨没有，故局部为框架三层，最大层高为11.4m。其中三层电缆夹层框架横梁兼为搁置轨道梁的盖梁。屋架采用钢结构。?
(2) 由于北侧站务用房底层需要较大空间，故为二层混凝土框架结构，基础为天然条形基础。南侧天桥为混凝土结构，跨距为6.75+13.42(m)。基础形式同主体结构，其中一端与车站主体共用同一承台桩基础。?
(3) 应建筑要求，车站全长不设缝。?
(4) 为了控制沉降，基础定为混凝土钻孔灌注桩基础，承台之间均设联系梁。?
3 上部结构设计 3.1 框架建模?
由于车站为建桥合一的型式，设计采用到了工民建与铁路桥涵两套规范，故计算时除了采用工民建的PK-PM系列程序进行建模布置， SAT-WE进行整体空间抗震分析计算外，同时采用铁路预应力桥梁BSAS程序建模，进行铁路车辆加载受力分析。?
（1）框架梁?
为保证路面行车净空，二层站厅层（6.500标高处）梁高均须控制。其中框架横梁跨度较大（两中柱间距15m），梁尺寸为700mm×1 300mm。?
三层框架横梁在作为电缆夹层和站台层的主体受力构件的同时，还搁置轨道板梁，承受列车荷载，受力较为复杂，标准梁横截面为品字形,高度1 300m,在车站两头与区间相连部分为同时搁置区间25m箱梁和车站板梁，为矩形盖梁，梁尺寸为1 600mm×1 900mm，均为后张法预应力钢筋混凝土梁。?
纵向框架梁为600mm×1 000mm。(具体见图1)
?（2）站台层框架梁板?
在明珠线一期工程中，电缆夹层均为200厚混凝土墙结构，这样在站台层就形成了纵向的薄壁连续梁结构，但是后来了解到当时做成混凝土墙仅是为了电缆支架的架设，故在这次结构设计中，在充分考虑到满足电缆架设及电缆走向的基础上，改用了框架填充墙结构，在需要设置电缆支架处加设混凝土构造柱。减轻了结构的自重及节省了钢筋和混凝土。后来的施工实践证明，用构造柱完全能够满足电缆铺设的要求，在以后共和新路高架车站的设计中也用了相同的方法。
（3）总结以往经验，车站设计的关键在于各专业之间的合作和协调，尤其是电力设备，由于其荷载较大，预留孔洞较多，故在对于平面构架设计时，前期协调和准备较多。这次设计我先集中力量将这部分设计内容从荷载到位置与整体结构的关系理顺摸清。为以后整体结构的设计打下了很好的基础。
3.2 荷载设计?
(1) 由于结构采用建桥合一型式，故荷载种类较为复杂。不仅需考虑工民建的结构自重与人群和设备荷载。而且必须考虑铁路桥涵规范内的各种荷载。?
（2） 在本工程中，由于列车荷载和无缝线路单股钢轨的纵向作用力都通过轨道梁传至结构上，所以根据荷载情况的变化，将分以下5种工况分别验算：?
① 主力工况1：恒载+静活载+MAX(4T,2T+单线制动力，双线制动力)?
② 主力工况2：恒载+静活载+冲击力+MAX(4T,2T+单线制动力，双线制动力)
③ 地震工况：地震力+恒载+静活载?
④ 断轨工况：断轨力+恒载+静活载?
⑤ 撞墩工况：撞墩力+恒载+静活载?
其中第3，4，5种工况为偶然荷载工况，材料强度可以按规定相应的提高。第1种工况单线制动力取15%列车竖向静活载，第2种工况同冲击力组合时，单线制动力取10%列车竖向静活载，动力系数的1+u=1+12/（30+L）,L为桥梁跨度（m）。第4，5种工况中的T取单股钢轨伸缩力T1与单股钢轨挠曲力T2中的较大值。?
（3） 列车摇摆力按相邻两个转向架轴重的15%计。本工程一轴跨内恰好有两辆车衔接处四轮布置，则按每个柱上作用2P作用力，偏安全。同时由于车站下为机动车道，故考虑车辆撞击力顺车方向撞击力1 000kN,垂直行驶方向撞击力500kN，力作用点位置离路面高1.2m。
3.3 框架计算?
在站厅层和站台层计算时，直接用PK-PM系列SAP模块进行空间分析，但是对于电缆夹层的轨道横梁必须用BSAS预应力桥梁程序进行分析，所以必须掌握该框架上的节点和各节点之间上的各种荷载信息，荷载利用PK-PM系列进行导荷。最后得出预应力索形布置，除了预应力索的布置，还需布置非预应力普通钢筋，以及抗剪斜筋，此处就不再繁述。?
4 基础结构设计?
4.1 工程地质情况?
根据所提供的地质报告可知，在车站范围内地层发育比较正常。⑥-5层中砂土的顶面绝对标高为-15.07～-16.57,层面较平缓，该层中部分夹杂⑥-5a层粉砂土，两层土均为密实土,平均厚度达到近10m。故选为桩基持力层。?
4.2 桩基设计?
本工程地面为路面，承台相对标高取-0.8m，承台厚1.8m。?
桩基采用.φ800钻孔灌注桩，桩长43m。单桩竖向承载力设计值2 600kN（桥规）。
桩基及承台采用JCCAD 上接SAT-WE数据进行计算。荷载分为由上部结构自重，活载，风荷载，地震荷载以及列车荷载不同组合产生的各种工况。并且用工民建与桥梁规范分别计算，最后取用两者较大值。
4．3 基础沉降?
由于是轨道交通项目，故本工程对基础的沉降要求也较高，设计中除了控制沉降绝对值外，还须减少相邻承台的差异沉降。?
计算中，荷载采用JCCAD导出的长期效应荷载，不计风荷载和地震荷载。桩端阻力比0.23，最后算得各承台绝对最大沉降量为48.7mm，各相邻承台最大沉降量符合规范控制要求。?
5 总结?
车站结构与一般民用建筑的区别在于：跨度通常较大（为保证使用空间）；荷载较大（人群密集度高）；从而使得结构的尺寸与配筋都比较大，且需要一定的余量。?
设计中还需要注意的一点，就是各专业之间的相互协调。由于车站设备较为复杂，涉及到的工种较多，设计前均须充分考虑，及时反馈，以免重复劳动、事倍功半。
