趙榮花

（中鐵上海設(shè)計院集團(tuán)有限公司，上海 200070）

1 白銀路站的設(shè)計概述

上海軌道交通11號線是上海市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中4條市域線之一，西北——東南走向，線路呈丫型，全長59.4 km。其中，主線從嘉定城北路站至浦東上南路站，長約46.6 km，共設(shè)27座車站；支線嘉定新城站-墨玉路站，長約12.8 km，設(shè)4座車站。白銀路站是11號線主線上的一個高架車站，坐落在嘉定新城中交通主干道勝辛路。

白銀路車站位于勝辛路、白銀路交叉口的南側(cè),沿勝辛路道路中線走向，車站及其兩端線路均為高架，勝辛路兩側(cè)為綠化和小型廠房。車站所處場地地勢平坦，物探資料顯示勝辛路道路和白銀路道路兩側(cè)埋有上水管、光纜等管線，周邊環(huán)境復(fù)雜。該地區(qū)場地地基土屬軟弱土，場地類別為Ⅳ類，抗震設(shè)防烈度為7度。場地設(shè)計基本地震加速度值為0.10 g，所屬的設(shè)計地震分組為第一組，場地屬抗震不利地段。車站主體結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為100 a，丙類建筑，安全等級為一級，車站基礎(chǔ)沉降量≤50 mm。遠(yuǎn)期該站高峰小時的上、下客流量分別為4750人/h、703人/h。車站位置見圖1所示。

2 車站結(jié)構(gòu)型式的選擇

2.1 高架車站的結(jié)構(gòu)型式及其特點(diǎn)

一般高架車站采用的設(shè)計方案有“建橋分離”和“建橋合一”兩種型式[1，2]。

“建橋分離”型車站結(jié)構(gòu)是指區(qū)間高架橋在車站范圍內(nèi)連續(xù)貫通，并與站臺和站廳的梁、板、柱及基礎(chǔ)完全脫開，各自形成獨(dú)立的結(jié)構(gòu)受力體系。

圖2為“建橋分離”式車站結(jié)構(gòu)，車站的主體結(jié)構(gòu)分為兩個部分，即車站建筑和高架橋。車站建筑包在高架橋之外，高架橋從房屋建筑中穿過，兩者在結(jié)構(gòu)上完全分開，受力明確，傳力簡潔。車站建筑和高架橋受力分別自成系統(tǒng)，可防止列車運(yùn)行對車站的不利影響，解決基礎(chǔ)的不均勻沉降和車站建筑的振動問題。高架橋和車站建筑可以分別依據(jù)現(xiàn)行的國家規(guī)范進(jìn)行獨(dú)立的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算，使高架車站的結(jié)構(gòu)設(shè)計大為簡化。上海地鐵3號線部分高架車站采用了這種結(jié)構(gòu)形式。

“建橋合一”型結(jié)構(gòu)車站是指鋼筋混凝土軌道梁直接擱置或固定在車站結(jié)構(gòu)橫梁上，車站建筑結(jié)構(gòu)與車站橋梁結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起共同受力，支承軌道梁的橫梁、支承橫梁的墩柱以及柱下基礎(chǔ)受列車動荷載影響的一種車站結(jié)構(gòu)型式。

圖3為“建橋合一”式車站，高架車站先形成空間框架結(jié)構(gòu)，再于其上形成連續(xù)板梁，同時將橋墩作為房屋框架結(jié)構(gòu)的一部分。該結(jié)構(gòu)體系柱網(wǎng)簡單，受力合理，結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性好。此外，框架縱、橫梁對橋墩均能起到約束作用，減少了橋墩計算高度，降低了線路標(biāo)高和建筑標(biāo)高，可節(jié)省工程造價。

但是，如圖3所示的框架式結(jié)構(gòu)不僅有占用土地多、影響建筑景觀等缺點(diǎn)，還有振動方面的不利影響。

2.2 白銀路車站結(jié)構(gòu)型式

白銀路站位于嘉定新城的核心區(qū)主干道勝辛路路中央，為減少車站體量，少占道路空間，減少對勝辛路交通和景觀的影響，車站結(jié)構(gòu)型式選擇時考慮車站所處周邊環(huán)境、勝辛路兩側(cè)的建筑景觀、城市規(guī)劃、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、地下管網(wǎng)等因素，同時本著減少對土地的占用、減少列車運(yùn)營中的振動與噪聲對核心區(qū)建筑的影響，滿足使用功能要求，并體現(xiàn)車站與區(qū)間結(jié)構(gòu)和諧統(tǒng)一的眾多前提下，“建橋合一式”的結(jié)構(gòu)型式是最為經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)型式。

經(jīng)過分析研究，該站采用了如圖4的三層“T”型獨(dú)柱墩、“建橋合一”式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)兼有“建橋分離”式及“建橋合一”式的優(yōu)點(diǎn)，滿足了業(yè)主不影響核心區(qū)建筑景觀、節(jié)省道路空間和土地占用、減少振動影響等多方面的要求。當(dāng)然，在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面需要進(jìn)行創(chuàng)新，設(shè)計難度及風(fēng)險都大大增加。

3 白銀路車站設(shè)計

3.1 車站設(shè)計范圍

白銀路站沿勝辛路設(shè)置，為路中三層高架車站，二層為站廳層，三層為站臺層；車站長144 m，寬23.6 m。車站總建筑面積為約10000 m2。

設(shè)計范圍為車站主體結(jié)構(gòu)、二側(cè)出入口天橋及車站地下管理用房等附屬建筑。

3.2 車站主體結(jié)構(gòu)設(shè)計

為確保車站結(jié)構(gòu)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、受力明確、傳力清晰，并具有較好的整體性和延性。車站的結(jié)構(gòu)型式根據(jù)車站的功能和使用要求，進(jìn)行綜合比較，選出了最佳的結(jié)構(gòu)型式。

白銀路站采用“T”型獨(dú)柱墩、“建橋合一”型結(jié)構(gòu)形式。上部結(jié)構(gòu)為獨(dú)柱蓋梁框架體系，縱向軌道梁采用15 m跨度預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁，站臺梁、軌道梁簡支在橋墩蓋梁上。下部結(jié)構(gòu)采用獨(dú)柱墩+預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁，墩及蓋梁截面均為矩形。站廳層區(qū)域?yàn)殡p層蓋梁，樓面梁板體系固結(jié)于下層蓋梁；站臺層軌道梁及站臺梁等簡支在上層蓋梁上。站臺面設(shè)置兩道伸縮縫。按照建筑抗震設(shè)計的要求，上部結(jié)構(gòu)完全應(yīng)分開伸縮縫止于蓋梁上。下部結(jié)構(gòu)采用獨(dú)柱墩?；A(chǔ)型式：群樁基礎(chǔ)。樁型：橋梁部分采用Ф600PHC（AB）樁，樁長36 m左右。樁端持力層為⑧2-1灰色砂質(zhì)粉土夾粉質(zhì)粘土層。單樁豎向承載力設(shè)計值1964 kN～1904 kN。

車站附屬結(jié)構(gòu)底板埋深約8.8 m，局部地下二層處約為11.5 m，圍護(hù)采用灌注樁后加水泥土攪拌樁止水帷幕的結(jié)構(gòu)型式。

該工程的主要工程材料見表1所列。

3.3 車站結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點(diǎn)

（1）“建橋合一”形式結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有現(xiàn)行統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)可循，設(shè)計時，對不同的構(gòu)件采用不同的規(guī)范，結(jié)構(gòu)計算也較復(fù)雜。

（2）車站結(jié)構(gòu)特征為獨(dú)柱、大跨度，大懸臂，控制結(jié)構(gòu)位移變形、抗裂縫是結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個難點(diǎn)。

（3）當(dāng)列車以一定速度通過高架車站時，高架車站產(chǎn)生振動。框架結(jié)構(gòu)的動力穩(wěn)定性一般比橋梁結(jié)構(gòu)差，因此，高架車站的振動控制，成為結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計的關(guān)鍵問題之一。

表1 主要工程材料表

3.4 具體措施及效果

（1）針對車站“建橋合一”形式結(jié)構(gòu)，蓋梁及墩柱同時承受軌道列車和車站建筑荷載的組合作用，為空間受力狀態(tài)，將其簡化為縱向、橫向及水平扭轉(zhuǎn)3種受力狀態(tài)進(jìn)行分析。設(shè)計時分別選用了建筑規(guī)范、橋梁規(guī)范和鐵路規(guī)范，驗(yàn)算各種結(jié)構(gòu)類型和不同的受力狀況，以保證結(jié)構(gòu)安全。

站廳、站臺、夾層的框架梁、板、柱采用建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。地震基本烈度按7度考慮，采用PKPM計算程序進(jìn)行多種結(jié)構(gòu)抗震計算。地震計算按振型分解譜法進(jìn)行，按最不利情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)配筋，并對砌體部分分別按規(guī)定設(shè)置了鋼筋混凝土圈梁和構(gòu)造柱。

（2）大懸臂蓋梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，制定施工順序，明確混凝土有效齡期后才可以進(jìn)行張拉。張拉力采用雙控，嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力束的張拉順序和階段，以解決梁高受限制及結(jié)構(gòu)端部變形問題。

車站位移計算采用SP2000有限元計算軟件，對整個建橋合一結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體計算分析，有效控制了多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大的彈性層間位移角小于1/550。

“建橋合一”形式結(jié)構(gòu)施工中，由于預(yù)應(yīng)力的作用，蓋梁會發(fā)生上下?lián)锨冃?，而建筑結(jié)構(gòu)又固接在蓋梁上，在設(shè)計時，樓板與預(yù)應(yīng)力梁相澆處，板面均設(shè)鋼筋網(wǎng)片。施工中，待預(yù)應(yīng)力蓋梁變形大部分再二次澆注混凝土板連接。實(shí)踐證明效果良好，梁板面沒有產(chǎn)生裂縫。

（3）橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計時軌道梁及預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁均為全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。運(yùn)用橋梁博士7.62；BSAS4.23等系列計算軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析?；A(chǔ)設(shè)計時根據(jù)上部結(jié)構(gòu)傳至墩頂?shù)膭恿ο禂?shù)，結(jié)合工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、環(huán)境要求、使用要求等選擇經(jīng)濟(jì)合理的持力層及基礎(chǔ)型式，有效地控制列車通過高架車站時產(chǎn)生的振動，有效地提高了旅客乘車的舒適度。

另外，結(jié)構(gòu)設(shè)計分別按施工階段和使用階段進(jìn)行強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性計算，并采取必要的構(gòu)造措施滿足防火、防水、防銹、防雷等要求。

車站柱距的選擇與橋梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑的選擇相匹配，便于施工。

4 結(jié)語

高架車站結(jié)構(gòu)型式選擇應(yīng)結(jié)合車站所處周邊環(huán)境、城市規(guī)劃、工程地質(zhì)及水文條件、地下管線等綜合分析比選確定，并應(yīng)符合以下設(shè)置原則：

（1）從城市景觀及地面交通的角度看，高架車站宜采用“橋建合建”的結(jié)構(gòu)形式，以簡化結(jié)構(gòu)造型。

（2）由于高架車站受力復(fù)雜，跨度不宜過大，且宜采用簡支的結(jié)構(gòu)體系。

（3）加大梁體剛度、推遲二期恒載的施工齡期可以減小梁體的收縮徐變變形。

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