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城市轨道交通高架车站桥梁结构设计要点_张宪国

收稿日期:2012-3-1
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6 结束语
以上是对城市轨道交通桥建合一形式的高架 车站桥梁结构设计要点进行总结,包括传力途径, 检算体系,荷载组合,构造措施等方面,随着我国轻 轨高架车站设计的不断进步,细节方面的设计将会 越来越成熟。
参考文献
[1] 庞博. 浅析城市轨道交通高架车站的结构设计[J].珠 江现代建设,2009
4结 语
通过上述对道岔连续箱梁在偏心活载作用下
内力增大系数的分析计算,可以得出以下结论: (1)经验系数法最简单、也最笼统,不能准确结
构尺寸和偏心距大小的影响,但它在偏心距适中的 情况下与空间有限元法、修正偏心压力法结果较为 接近;另外,经验系数法操作简单,直接将活载乘以 经验系数即可,无需复杂计算。因此,经验系数法 可作为方案设计及初步设计时采用的简便方法。
桥梁结构设计中主要控制因素有以下几点: (1)盖梁及立柱的强度及刚度。 (2)主要承重结构的抗震设计。 (3)结构柱的纵向温度力控制。
3 荷载组合
在对桥梁构件进行检算时, 荷载组合按照 TB10002.1-2005 基本规范的 3 种组合,其组合方式为:
(1)主力(恒载+活载); (2)主力+横桥向附加力或主力+顺桥向附加力; (3)主力[恒载+活载(不与某些特殊荷载组合的 活载不计)]+特殊荷载。 在高地震区,特殊荷载主要为地震力,与地震 力组合时,活载应为列车竖向静活载与离心力。 无缝线路长钢轨的纵向力包括伸缩力、挠曲力 和断轨力,伸缩力、挠曲力按主力考虑,断轨力按特 殊荷载考虑。组合时,有几点值得注意: 一是由于
轨道梁
图 4 某高架车站牛腿与横梁交界剖面拉应力
结构纵梁
车站立柱
连续梁桥墩
图 5 昆明地铁某在建高架车站牛腿示意图
图 6 高架车站立柱与区间桥墩共承台示意图
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铁道 勘测与设计
由表 1 中可以看出: (1)修正偏心压力法的计算结果与空间有限元 法的结果较为接近:股道 1 单线加载时二者之间的 误差范围为-8.2%~+11.0%;股道 1、2 双线加载时 二者之间的误差范围为-0.9%~+13.3%;三线加载 时二者之间的误差范围为-1.2%~+1.5%。 (2)经验系数法的活载增大系数 固定为 1.15。 股道 1 单线加载时,空间有限元法和修正偏心压力 法的计算结果明显大于经验系数法的结果;三线加 载时,空间有限元法和修正偏心压力法的计算结果 明显小于经验系数法的结果;股道 1、2 双线加载时, 空间有限元法、修正偏心压力法、经验系数法的结 果较为接近,前两种方法与经验系数法结果的最大 误差为 8.1%。可见合力偏心距在比较适中的范围 时与经验系数法较接近。 (3)偏心压力法的计算结果明显偏大,股道 1 单线加载时比空间有限元法结果大 70%左右,股道 道 1、2 双线加载时比空间有限元法结果大 55%左 右。偏心压力法由于没考虑连续箱梁的抗扭刚度, 计算结果过于保守。
1 车站形式
“桥-建分离式”即行车部分的轨道梁从车站穿 过,车站建筑结构与车站桥梁结构完全脱开,各自 形成独立的结构受力体系。该体系传力途径,明确、 合理,可分别按照各自的结构设计规范要求进行设 计,列车运行产生的震动、噪音等被有效的隔离,对 车站建筑结构不产生影响,车站运营环境较好。但
车站建筑平面柱网间距及竖向布置需要总体协调, 难度较大,对建筑布置产生较大影响。
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铁道 勘测与设计
层横梁的牛腿上,计算出轨道梁支点反力施加在牛 腿上即可。结构纵横向框架梁及楼板传递到墩柱、 盖梁、基础的力按标准值取,即按照 1.0 的系数和桥 梁上其他相关荷载进行组合,再按照铁路桥涵设计 规范进行相关检算,雨棚、站厅层、站台层纵横向框 架梁及楼板采用结构规范检算[2]。
城市轨道交通高架车站桥梁结构设计要点 张宪国
勘察设计
城市轨道交通高架车站桥梁结构设计要点
张宪国
(中铁第四勘察设计院集团有限公司桥梁处 武汉 430063)
【摘 要】 随着轨道交通的发展,建造安全,舒适,经济,美观的高架车站成为设计人员的一个重要课题。 结合昆明地铁在建和已建的高架车站,讨论了桥-建合一的高架车站桥梁结构荷载取值、荷载组合方式、构 造措施等设计要点,希望对城市轨道交通高架车站桥梁设计有一定的参考意义。 【关键词】 高架车站 桥梁结构 设计要点 构造措施
(2)偏心压力法未考虑道岔连续箱梁的抗扭刚 度,结果明显偏大,不建议采用。
(3)修正偏心压力法的计算结果与精确分析空 间有限元法的结果较为接近。该方法计算简便、结 果较为精准,可在道岔连续箱梁设计时采用。
参考文献
[1] 京沪高速铁路道岔梁结构设计研究报告. 中铁第四 勘察设计院集团有限公司,2012.
“桥-建合一式”即行车部分的轨道梁支承在车 站框架横梁上,车站建筑结构与车站桥梁结构结合 在一起共同受力,支承轨道梁的横梁、支承横梁的 墩柱及墩柱基础承受列车动荷载。该体系结构整 体性和稳定性较好,但结构传力途径不太明确,车 站设计时需考虑列车动荷载的影响[1(] 图 1)。
区间桥梁
1700 轨道梁
[2] 史娣. 武汉站桥建合建结构桥梁设计的关键技术研 究[J].桥梁建设,2008
[3] TB10002.1-2005 铁路桥涵设计基本规范 [S]. 北京: 中国铁道出版社, 2008.
[4] GB50157-2003 地铁设计规范 [S]. 北京: 中国计划出 版社, 2003.
[5] 周宏慧.高架车站大悬臂独柱桥墩桥梁结构设计[J]. 工程实践,2006
结构纵梁
1700 牛腿
1700

纵向温度缝



线
图 1 桥建合一式高架车站桥梁结构简图
2 检算体系
由于车站建筑功能需求和公共空间综合利用 的需求,许多高架车站采用桥建合一的组合体系, 它不仅仅是建筑结构,同时是桥梁结构。然而,铁
路规范采用的是容许应力法检算,而结构规范采用 极限状态法检算。因此,必须要有一种综合的计算 评判体系供桥梁结构和建筑结构共同遵守。雨棚 主要承受风荷载,站台层承受人群活载以及二期恒 载,站厅层主要承受人群荷载、设备荷载及站台柱 传下来的雨棚及站台层荷载。轨道梁支撑在站台
城市轨道交通高架车站桥梁结构设计要点 张宪国
勘察设计
(2)图 3、图 4 为昆明地铁某车站牛腿与横梁交 界处剪应力和拉应力,简支梁梁端支反力以节点荷 载形式施加在牛腿的支承垫石位置。由细部分析可 以看出,此处为薄弱点,应加强配筋。另外应注意设 置防水坡和防水层,避免长期雨水浸泡下根部开裂 并破坏,牛腿破坏的结果可能导致落梁,绝不允许发 生。考虑到牛腿的生根问题,要增加牛腿高度,则必 须增加站台层横梁的尺寸,故建议取消垫石,支座 采用钢支座,不考虑支座的更换问题(图 5)。
站台板与轨道梁横向预留 5cm 的缝,保证温度 力、地震力等作用下站台板与轨道梁不直接接触。 5cm 缝处设置防水装置,保证轨道梁上的积水不会 顺着此处下漏至设备用房。

线
线






线
车站站台
线
横向分缝
图 2 高架车站横向分缝示意图
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挠曲力的发生需有列车经过,而行车产生的振动又 使温度变化引起钢轨伸缩力释放,所以挠曲力与伸 缩力不同时组合,主力中用包络取两者大值;二是 制动力(牵引力)不与伸缩力组合,也是因为列车经 过产生制动力 (牵引力),而行车振动又使伸缩力释 放;三是制动力(牵引力)不与挠曲力组合,由于制动 力和挠曲力的最大值分别发生于车下的中间桥墩 和车前的桥墩, 且发生最大制动力处的挠曲力最 小,所以二者也不同时组合。
[6] 杨开屏.双层独柱式高架车站结构设计[J].都市快轨 交通,2009
收稿日期:2012-2-27
32
铁道勘测与设计 RAILWAY SURVEY AND DESIGN 2012(2)
[2] 王勇,刘永健,唐小芳. 混凝土连续箱梁偏载系数简化 研究[J]. 长沙交通学院学报,2004,(3):35-39.
[3] 程翔云.梁桥理论与计算[M].北京:人民交通出版社, 1990.
[4] 胡肇滋.桥跨结构简化分析-荷载横向分布[M] .北京: 人民交通出版社,1996.
[5] 程翔云,尚春青.对箱形截面连续梁活载内力增大系 数的评述[J].公路,2000,(1):17-19.
组合人群荷载时,应考虑由于分缝所产生的各 种可能组合,取包络值。
温度力方面,应考虑车站外围的装修对于整体升 降温的影响,具体应根据工程所在地的实际情况取值。
4 构造措施
(1)一般大型框架结构应设置纵向温度缝,以 昆明地铁高架车站的分缝经验,纵向 50m 长度设置 一条温度缝较为合适,温度力计算满足要求,纵向 温度缝设置位置见图 2。
(4)若车站房建结构设置地梁,建议做地梁时 将桥梁的承台连成一体,如此可减小墩柱间的不均 匀沉降。
图 3 某高架车站牛腿与横梁交界剖面剪应力
5 其他注意事项
(1)线路方面,车站宜设置在纵坡上的高点处。 ①节能方面考虑,车辆进站时为上坡,出站时 为下坡,有效减小了制动力和牵引力。 ②排水方面考虑,若遇特大暴雨,区间排水系 统出现堵塞的情况下,可有效防止区间梁面积水倒 灌至车站。 (2)若区间以连续梁接车站,则应注意施工顺序 问题,必须待连续梁钢索张拉完毕后方可施工与连续 梁相接的车站横梁,否则存在张拉空间不足的情况。 无论是以简支梁接车站还是以连续梁接车站,其承台 和桩基均与车站共用。连续梁接车站时,应考虑连续 梁门式墩的轴力与车站立柱轴力的比值,合理设置承 台的中心位置,使之不产生附加弯矩(图 6)。
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