周 歡，趙宏強(qiáng)

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都610031)

1 工程概況

重慶軌道交通3號(hào)線二期工程高架車站除兩個(gè)“站橋分離”的車站外，其余均為為“站橋合一”的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。橫向單榀結(jié)構(gòu)有獨(dú)柱的“T”字形或“干”字形、“Π”字形和“M”字形。

“站橋合一”高架車站總長(zhǎng)120m，未設(shè)置變形縫，需對(duì)車站進(jìn)行溫度影響分析。本文以“干”字形高架車站為例，通過研究溫度荷載對(duì)車站縱向構(gòu)件內(nèi)力影響，得出高架車站未設(shè)置變形縫時(shí)，在溫度荷載作用下縱向鋼筋的變化規(guī)律。

2 設(shè)計(jì)條件

2.1 工程地質(zhì)

沿線表層主要為因人類工程活動(dòng)人工填土，下伏基巖為侏羅系陸相沉積巖層，主要巖性可劃分為砂巖、砂質(zhì)泥巖等，以砂質(zhì)泥巖為主。

2.2 氣象

氣溫:多年平均氣溫18.3℃，月平均最高氣溫是8月為28.1℃，月平均最低氣溫在1月為5.7℃。極端最高氣溫43℃(出現(xiàn)日期:2006年8月15日);極端最低氣溫－1.8℃(出現(xiàn)日期:1955年1月11日)。

2.3 地震效應(yīng)

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011－2001)，擬建場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05 g。建筑場(chǎng)地類別大部分為I和II類，設(shè)計(jì)特征周期0.35 s。

2.4 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

(1)工程主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的使用年限為100年。

(2)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)。

(3)地震基本烈度為6度，抗震設(shè)防分類為乙類，抗震構(gòu)造措施II類場(chǎng)地按提高一度采用;獨(dú)柱墩車站除經(jīng)開園站外，抗震等級(jí)均為二級(jí);其他車站抗震等級(jí)為三級(jí)。

(4)建筑場(chǎng)地土類別:本例為II類。

(5)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫寬度限值:0.3mm。車站橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫寬度限值:0.2mm。

3 模型及荷載施加

3.1 模型建立

以獨(dú)柱的“T”字形或“干”字形墩車站為例，橋梁縱向跨徑15×8=120m，寬度20.95m，站廳層及站臺(tái)板下夾層設(shè)置7根縱向梁，頂層為側(cè)式站臺(tái)層。采用MIDASGEN建模(圖1～圖5)，用梁?jiǎn)卧獊砟M結(jié)構(gòu)梁柱，站廳層、站臺(tái)板下夾層以及站臺(tái)層板采用板單元來模擬，模型中模擬了樓梯、電扶梯以及電梯孔洞。墩底邊界條件采用一般支撐，結(jié)構(gòu)設(shè)置了2道后澆帶。

圖1 車站三維模型

圖2 站廳層平面

圖3 站臺(tái)板下夾層平面

圖4 站臺(tái)層平面

“站橋合一”結(jié)構(gòu)體系中，軌道梁、支承軌道梁的橫梁、支承橫梁的柱等構(gòu)件及基礎(chǔ)，按現(xiàn)行鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除上述構(gòu)件外的其余構(gòu)件，均按現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.2 載施加及施工階段劃分

結(jié)構(gòu)作用荷載包括結(jié)構(gòu)自重、樓面設(shè)備荷載、樓面人群荷載以及列車荷載;列車荷載按兩列對(duì)稱布置(僅橫向搖擺力不同);蓋梁布置預(yù)應(yīng)力筋。根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀鬁囟荣Y料，在后澆帶的合攏溫度15℃ ～20℃條件下，主體結(jié)構(gòu)溫度荷載按±20℃計(jì)算(采用封閉外墻裝飾)。

結(jié)構(gòu)計(jì)算分7個(gè)施工階段:施工一層墩柱——施工站廳層樓面并張拉預(yù)應(yīng)力筋——拆站廳層模板——施工站廳層至站臺(tái)板下夾層墩柱——施工站臺(tái)板下層并張拉預(yù)應(yīng)力筋——拆站臺(tái)板下層模板——封閉各層后澆帶。

圖5 車站典型橫斷面

4 結(jié)果及分析

為了對(duì)比溫度荷載對(duì)縱向配筋的影響，通過對(duì)溫度作用影響與無溫度作用工況，以及站臺(tái)層設(shè)兩道變形縫與不設(shè)變形縫的模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

4.1 溫度對(duì)縱向梁的影響

以站臺(tái)板下夾層C軸縱梁為例，表1、表2列出了溫度荷載內(nèi)力包絡(luò)內(nèi)力及配筋與無溫度荷載的縱向構(gòu)件內(nèi)力及配筋。無溫度荷載作用采用PKPM計(jì)算結(jié)果。

表1 梁彎矩計(jì)算結(jié)果對(duì)比

表2 梁縱向配筋結(jié)果對(duì)比

由表1、表2可知，在車站兩端頭的1～3軸，6～9軸，溫度荷載對(duì)車站結(jié)構(gòu)縱向配筋的影響是最明顯的，在車站中間的3～6軸，其有無溫度荷載對(duì)結(jié)構(gòu)縱向配筋的影響基本不大。由于車站橋結(jié)構(gòu)的剛度大，限制了結(jié)構(gòu)的縱向變形，形成溫度應(yīng)力兩端大、中間小的規(guī)律。

4.2 溫度對(duì)站臺(tái)板配筋的影響

以站臺(tái)板下夾層為例，表3、表4列出了有無溫度荷載作用時(shí)的板配筋的影響。

表3 板縱向彎矩對(duì)比

表4 板縱向配筋對(duì)比

由表4可以看出:溫度荷載對(duì)板配筋的影響有一定的影響，但不是很明顯，基本控制在5%之內(nèi)，與梁規(guī)律一致，也是兩端影響大于中部。

5 結(jié)論

通過對(duì)長(zhǎng)度為120m高架車站的溫度荷載作用對(duì)縱向結(jié)構(gòu)配筋的影響結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，可以得出以下結(jié)論。

(1)縱向結(jié)構(gòu)配筋，特別是縱向梁受溫度荷載影響較大，有溫度荷載作用的配筋要比無溫度荷載作用時(shí)的配筋增大約40%。局部范圍增加的更多。

(2)縱向梁配筋受溫度荷載的作用，兩端頭影響大，中間小，兩端頭向中間逐步遞減。

(3)站臺(tái)板在溫度影響下發(fā)生翹曲，設(shè)置了兩道變形縫。

綜上所述，車站結(jié)構(gòu)計(jì)入溫度荷載的影響，避免了在車站中部設(shè)置雙柱及變形縫，既有利于站廳層使用的美觀，也減少了結(jié)構(gòu)的邊跨效應(yīng)。目前該車站已竣工驗(yàn)收、投入運(yùn)營(yíng)，使用效果良好。