上海城市軌道交通明珠線車站結構設計

圖1　平面圖(三層平面)

　　車站采用現澆鋼筋砼框架結構，行車部分橋道板采用板式橡膠支座簡支在站房橫向框架梁上，屋面為螺栓球節點鋼網架結構，基礎采用錘擊高強預應力離心砼管樁(PHC樁)。
3　上部結構設計
3.1結構布置
　　高架輕軌車站的站房結構不同于一般的房屋建筑，它既有列車通過又有列車制動停留在站內的工況，它是橋梁和房建融匯一起的結構體系，在結構選型時，有二種方案：一種為橋、建結合方案，另一種為橋、建分開方案，二種方案各有優、缺點，后者：則受力明確，傳力簡捷，橋與建各有現行的國家規范可循，各有比較定型的結構設計與計算方法；但橋與建分離體系需增加柱網，并切斷了框架結構縱、橫向聯系，削弱了結構的整體性，不利于結構抗震；前者：是把橋墩作為房屋框架結構的一部分，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、柱網簡單、降低了線路標高和建筑標高，便于使用，從而可節省工程造價；但橋、建合一，沒有現行統一的規范與標準可循，設計時，必須對不同的構件，采用兩種不同的規范進行綜合分析，結構計算也頗為復雜。
　　本車站因受站內軌頂標高的限制及城市規劃對底層凈高的要求，只能采用橋、建結合的型式，上部結構為全框架，設計中力求盡可能減少柱、墩占用的面積，以利平面布置，根據橋道板的跨度及厚度，縱向柱距定為10米，橫向22.2米寬，原設計方案設四排柱，經計算分析后，改為三排柱并滿足柱頂水平位移限值及橫梁撓度要求，從而降低了上、下部結構的工程造價，便于建筑平面靈活布置。

圖2　剖面圖

3.2結構設計原則
3.2.1車站建筑結構的安全等級按“一級”要求進行設計；
3.2.2保證本建筑有足夠的承載力，剛度和穩定性，在設計結構關鍵部位時留有一定余地以策安全。
3.2.3車站結構的抗震按“乙類”建筑，地震設計烈度按7度計算，并按8度抗震構造措施。
3.2.4框架抗震等極按“二級”考慮。
3.2.5車站結構設計不僅滿足建筑結構設計規范，對直接承受行車部分傳來的荷載的主要構件同時必須滿足鐵路橋涵設計規范。
3.3結構計算
　　我國對不同類型的結構是采用不同的計算方法，普通鋼筋砼橋基本上采用容許應力法計算，這是由于在其設計中起控制作用的問題往往是使用荷載下的疲勞，故宜按彈性工作分析并取用較大的安全系數，房屋結構方面是按極限狀態法計算的，考慮受彎構件破壞前的彈塑性工作階段，能更好地反映實際工作情況。
　　結合車站的特點，考慮到列車在站內及進出站時行駛速度均比在區間橋內的行駛速度慢得多，列車行駛所產生的縱向力對整個結構的影響也相對較小，經分析，在車站結構構件設計中，除了橋道板、直接擱置橋道板的框架橫梁、框架柱采用容許應力法計算外，其余構件均按極限狀態法計算。
3.3.1荷載取值
　　通過本工程結構構件的受力分析，綜合所有各種可能對結構產生內力的荷載，將荷載分為主力、附加力、特殊力三類，在設計中，部分荷載(一般房屋建筑設計中不考慮的荷載)的取值按如下原則：
　　(1)車輛靜活載圖式見圖3，根據列車輪位所處位置的變化而產生內力的影響線，經計算得出：滿載時，對中支座，輪位最不利時產生的最大支座反力Rutm=445KN，對邊支座、輪位最不利時產生的支座最大反力Rstm=355KN，在分析最不利荷載情況下，為減少荷載組合組數，當站內線路有車時，對中間跨框架梁集中力均取445KN，邊跨梁均取355KN。

圖3車輛荷載圖式　 空載時=P=80KN

　　(2)車站位于線路彎道時，列車離心力根據行駛速度、彎道半徑求得，列車在站內行駛速度：空載時V=60Km/h，滿載時V=30Km/h。
　　(3)沖擊力為列車靜活載產生的力乘以沖擊系數，本設計沖擊系數根據橋道板的跨度推算為1.334。
　　(4)列車制動力或牽引力：站內單線有車時取車輛靜活載產生力的15%計算，站內雙線有車時，取車輛靜活載產生力的10%計算。
　　(5)列車橫向搖擺力取4.25KN/m；
　　(6)伸縮力(T1)、撓曲力(T2)，斷軌力(T3)均由鐵道部科學研究院提供，作用在10米梁下：T1=4.812KN,T3=50.4KN，T2很小，忽略不計。
　　(7)溫度變化的影響按桿件升溫20。或降溫15℃來計算。
　　(8)支座差異沉降量取0.5厘米，差異沉降是由各支座的不均勻沉降引起的，考慮沉降產生過程是在很緩慢時間中形成的，故按1厘米的支座沉降差乘50%來計算，即取0.5厘米的差異沉降作為計算值。
3.3.2框架橫梁(KJL)和框架柱(KJZ)的計算。
　　本車站結構設計的重點之一即對框架橫梁及框架柱的計算、配筋，根據文獻［2］規定：采用容許應力法計算，對不同的內力組合，將材料的容許應力乘以不同的提高系數，根據結構的特性，就其可能的最不利內力組合情況進行計算，為此，計算前，首先要對所有內力進行組合分析。站內存在單線有車，雙線有車，雙線均無車等幾種可能工況，再考慮主力、主力與附加力、主力與特殊力的幾種內力分別組合，對橫向框架和縱向框架、列出所有可能出現的各種內力組合，經分析比較，排除了部分對內力計算結果不起控制作用的組合，最后，縱、橫向框架均按表1、表2所列內力組合進行內力計算，其中表1為橫向框架內力組合，表2為縱向框架內力組合。
　　

表1

表2

表3