卜江峰

(中鐵上海設(shè)計院集團有限公司，上海 200000)

0 引言

隨著城市的不斷發(fā)展和市區(qū)人口的增加，城市軌道交通能有效緩解市區(qū)交通出行壓力，減少城市交通擁堵發(fā)生，但由于地鐵車站的選址主要位于城市的重點區(qū)域，地鐵建設(shè)經(jīng)常穿越重要的城市道路和河流，不可避免地要對現(xiàn)狀橋梁進行拆除重建，部分車站為節(jié)約城市空間，存在地體車站、市政橋梁共建的情況。

當(dāng)城市橋梁與地鐵車站合建時，建設(shè)時序上以先站后橋和先橋后站為主，在橋站的組合方式上可分為結(jié)合式和分離式。郭宏博等[1]結(jié)合成都地鐵5號線省骨科醫(yī)院站提出了橋站結(jié)合式的設(shè)計要點。王博等[2]對車輛荷載作用下的城市橋梁與地鐵車站合建體結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)做了充分研究。劉齊霞[3]對城市道路橋梁與地鐵車輛段蓋板合建結(jié)構(gòu)體系變形控制進行了詳細分析。

上述文獻對橋站結(jié)合式的汽車荷載、結(jié)構(gòu)受力、變形等方面做出了闡述。筆者以南通地鐵2號線易家橋站組合設(shè)計為例，針對逆作法施工的車站，研究橋站合建中分離式橋梁設(shè)計的要點和關(guān)鍵技術(shù)，研究結(jié)論可為類似項目提供參考。

1 工程概況

南通地鐵2號線易家橋站橫跨南通5A級旅游風(fēng)景名勝濠河，本次易家橋站的建設(shè)為盡量減少對名勝古跡的影響，采用逆作法分區(qū)域施工。國內(nèi)外工程案例研究表明，逆作法地鐵車站與城市景觀橋同步實施的案例較少。根據(jù)總體方案要求，本次易家橋站的連接部位采用分離式，地鐵車站采用逆作法施工，需對原易家橋進行拆除重建，復(fù)建的易家橋與地鐵車站需同步分期實施，屬于“橋站合建”和“同步實施”工程；又由于濠河是南通重要旅游景點，復(fù)建后的橋梁采用景觀橋設(shè)計。在橋梁景觀上，易家橋建設(shè)方案借鑒上下游橋梁拱形構(gòu)造，采用剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)，并通過增大局部頂板厚度達到拱形效果，以期與上下游峰嶺橋以及文峰橋結(jié)構(gòu)線條相似，協(xié)調(diào)統(tǒng)一，共建城山路—濠河沿線景觀。尤其圓拱與水波倒影相互輝映，盡顯南通水城之美，寓意江海文化源遠流長。橋梁效果圖如圖1所示。

圖1 橋梁景觀效果

復(fù)建易家橋位于青年路與城山路交叉口東側(cè)，地鐵2號線易家橋站站點區(qū)域上方。復(fù)建橋梁采用8.35 m+9.40 m+8.35 m剛構(gòu)橋，汽車荷載為城-A級，抗震設(shè)防裂度7°，0.1 g，安全等級一級；底板頂標(biāo)高-0.16 m和+0.24 m，全寬32.5 m，分站內(nèi)和站外2幅，站內(nèi)寬度21.2 m，站外寬度11.3 m，其間設(shè)置2 cm沉降縫，在分期分段澆筑處設(shè)置施工縫。綜合分析車站主體和站外地基土體剛度的區(qū)別，站外段地基采用水泥土高壓旋噴樁進行處理，控制分幅后地基不均勻沉降差異，橋梁運營期平立面布置圖如圖2所示。

2 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析

2.1 控制因素

由于易家橋站位于老城區(qū)濠河正上方，為滿足地鐵車站建設(shè)期間城市道路暢通、南通地鐵2號線工期、濠河不能斷流、基坑安全等要求，易家橋站成為南通地鐵2號線的關(guān)鍵控制節(jié)點，故易家橋橋梁作為項目成功的關(guān)鍵一環(huán)，如何設(shè)計至關(guān)重要。

2.2 分期情況

由于易家橋站采用逆作法分期施工，依據(jù)車站主體分期時序，橋梁共分3期實施，分別如圖3所示。

圖3 分期實施平面圖

一期：濠河分段圍堰，并預(yù)埋過水管，可保證河水流暢。利用圍堰將青年中路交通導(dǎo)改至圍擋南側(cè)，保持雙向四車道；北側(cè)城山路交通保持原狀。率先施工圍擋范圍內(nèi)的地連墻、逆作車站頂板、一孔半剛構(gòu)橋和東側(cè)圍擋范圍內(nèi)的地墻及鋪蓋。

二期：恢復(fù)已建剛構(gòu)橋河流，將城山路交通導(dǎo)改至逆作頂板和剛構(gòu)橋上，保持雙向兩車道，利用北側(cè)綠地和道路作為施工圍擋，將青年路交通完全導(dǎo)改至圍擋南側(cè)，保持雙向四車道，二期施工車站圍護、基坑和主體結(jié)構(gòu)。

三期：易家橋一二期合攏，恢復(fù)青年路交通，利用拆遷空地，施工附屬圍護、基坑及結(jié)構(gòu)。

2.3 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

橋梁采用多跨連續(xù)門式剛構(gòu)橋設(shè)計，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主梁采用局部變截面設(shè)計，梁高從0.7～1.7 m，變高處采用半徑2.5 m圓弧過渡，橋臺側(cè)墻厚度0.7 m，中墩厚度0.6 m，基礎(chǔ)厚度0.8 m。

通過建立實體模型(見圖4)，對橋梁各分期進行計算。通過計算和現(xiàn)場實際監(jiān)測情況，全橋滿足了導(dǎo)改期、成橋運營期結(jié)構(gòu)承載力和正常使用要求，最大彎矩3 625 kN·m，最大剪力1 779 kN,最大裂縫0.133 mm，全橋經(jīng)濟指標(biāo)：混凝土2.18 m3/m2，普通鋼筋378.4 kg/m2。

圖4 橋梁計算模型

3 橋梁抗震設(shè)計

由于橋梁和主體車站采用分離式設(shè)計，橋梁相對于主體車站處于頂部，且由于橋梁與車站剛度相差較大，故對地震工況下的橋梁抗滑移進行驗算，對橋梁結(jié)構(gòu)采用MIDAS進行整體建模分析，基礎(chǔ)剛度采用彈性支承模擬，采用多振型反應(yīng)譜法進行計算，E1，E2地震作用采用CJJ 166—2011《城市橋梁抗震設(shè)計規(guī)范》所給出的水平設(shè)計加速度反應(yīng)譜，通過動力特性分析，縱向和橫向累積振型參與質(zhì)量分別達到99.87%和99.99%。

順橋向地震力主要由門式剛構(gòu)橋整體承受，對E1及E2地震作用下的強度進行驗算,滿足要求,如表1所示。

表1 橋墩內(nèi)力

根據(jù)有限元模型分析結(jié)果，橫橋向E2地震作用下橋墩臺水平反力13 274 kN，豎向反力9 642 kN，橫橋向水平地震作用，由車站與橋梁基礎(chǔ)間摩擦力和抗震封邊梁共同承受，抗震承載力為26 174.4 kN，安全系數(shù)為1.97，滿足橫橋向抗滑移要求。

4 結(jié)語

橋站合建中，市政橋梁與逆作法地鐵車站共同實施、分離式的設(shè)計案例較少，但在多種限制條件因素下存在類似工程。本文對分期安排、設(shè)計情況、抗震設(shè)計等設(shè)計方案進行總結(jié)和分析，提出了分離式-逆作法車站合建的設(shè)計方法，對類似工程均有一定的參考意義。