汉口站北广场高架平台结构方案设计

汉口站北广场高架平台结构方案设计
发表时间：2019-05-06T11:19:15.577Z 来源：《建筑模拟》2019年第8期作者：唐涛尹华泉
[导读] 汉口站北广场作为站前商业服务业区，在满足人流集散的功能需求同时还应体现城市窗口地段景观特色。

唐涛尹华泉
武汉市政工程设计研究院有限责任公司武汉 430015
摘要：汉口站北广场作为站前商业服务业区，在满足人流集散的功能需求同时还应体现城市窗口地段景观特色。

该文结合周边复杂构筑物和环境特色，介绍汉口站北广场高架平台结构选型和设计思路。

关键词：方案设计；高架平台；市政天桥
1工程概况
随着武汉市社会经济和城市建设的快速发展，城市规模不断扩大，汉口火车站地区已发展成为城市新的商业中心区之一。

汉口站北广场作为站前商业服务业区，在满足人流集散的功能需求同时还应体现城市窗口地段景观特色。

北广场整体设计采用立体分层规划理念，强化二层高架平台、地面广场和地下空间的立体复合利用，以解决复杂的交通流线，通过建立“多元”化服务体系，提高广场利用率，实现站区交通服务与景观功能的最大化。

汉口站北广场的入站形式主要依托北站房二层进站厅，所以如何有效、便捷地把人流引入二层进站厅是本工程的重点问题。

北广场人流一大部分来源于地铁12号线，而地铁12号线与北广场的地面道路被铁路货运外绕线截断，因此需修建高架平台和过街天桥实现北站房二层进站厅与地铁12号线出入口间的连接。

图1 高架平台平面布置图
2建设条件
2.1地质条件
拟建场地地貌单元属长江Ⅰ级阶地。

场地存在新近回填土和软土，层厚较厚，强度较低，后期在自重应力和附加应力共同作用下沉降变形较大，拟建场地划分为稳定性差、适宜性差。

2.2周边结构物
1）铁路货运外绕线。

高架平台在跨越铁路线时，一方面墩柱基础需避开铁路安全保护区，另一方面铁路接触网对平台的高程存在一定影响，限值结构建筑高度。

此外，铁路线处于运营状态，平台施工对铁路运营的影响在设计时应重点考虑。

2）地铁12号线区间线路及车站主体结构。

高架平台和过街天桥很大一部分位于规划待建的地铁12号线区间线路及车站主体结构投影范围内。

在设计时，应先与地铁设计方沟通项目的前后施工时序，确定结构基础与地铁盾构区间、车站结构的安全距离，在车站范围内的上部结构还可考虑与车站共用结构基础。

3 结构构思及方案比选
3.1基本原则
（1）结构设计以满足安全、耐久、适用、经济、美观为原则。

[1]
（2）功能实用，满足行人进站、过街的通行功能；简洁，结构合理，施工方便迅速；经济，合理选择结构形式，降低造价。

（3）充分考虑现状地上、地下构筑物对结构的影响。

（4）尊重现状建设条件和城市规划确定的道路交通组织。

（5）考虑与周边环境协调，对结合区域的建筑体量与风格、色彩、高度等提出整体设计，以达到功能性、经济性和景观的协调统一。

3.2方案设计
3.2.1方案一：
高架平台遵循南广场“中体西用”的设计原则，主体采用与北站房一样中轴对称的布局形式，运用简洁大气的设计手法与现有汉口站广场有机的结合为一个整体。

平台四周悬挑沿边，减轻结构厚重感，同时给人空间上的无限延展的感觉。

图2 方案一高架平台构思图
平台采用地面一层高架形式，平台长68.2m、宽91.3m。

采用钢管混凝土柱+矩形钢管主次梁+组合楼板结构体系，跨线部分抗震等级为二级，其余框架抗震等级为四级。

图3 方案一高架平台平面立柱示意图
平台立柱受到货运外绕线及地铁12号线区间影响，平台立柱距区间线路中心线按6.1m控制，立柱距货运线线路中心线按6.5m控制。

平台立柱方案最大跨度为34.5m，最大梁高为2.6m。

为尽量减小平台与汉口站二层高差，采用主梁上翻，货运外绕线受控区域最大次梁高为1.5m。

平台完成面标高高出汉口站二层标高1.6m，设置踏步过渡高差。

场地地质稳定性差、适宜性差，且本工程为大跨度跨线工程，重点设防，安全等级为一级，基础设计等级为乙级。

为保证基础设计、施工的可靠性，本工程拟采用1.0m直径钻孔灌注桩，以中风化泥岩作桩端持力层。

图4 方案一天桥平面布置图
天桥上部结构采用连续钢箱梁结构形式，主梁全长45.3m，最大跨径27.7m。

主梁采用钢箱梁断面，梁宽5.0m，梁高1.2m。

天桥共设置三个出入口，每个出入口配置一副梯道加自动扶梯，方便带行李的乘客上下天桥。

梯道全长92.7m，宽3.0m，坡度1：2，断面采用双边箱结构形式。

桥墩采用独柱式墩，主墩直径1.0m，下设1.2m直径钻孔灌注桩；梯道墩直径0.8m，桩基采用1.0m直径钻孔灌注桩。

3.2.2方案二：
北广场二层高架平台范围内地面和地下结构复杂，沿常青一路南侧布置有轨道12号线区间及车站，靠近车站站房侧汉丹货运铁路线与高架平台投影斜交。

这些边界条件的限制使得平台结构立柱较为困难，本方案拟采用大跨结构从北站房一跨达到常青一路。

上跨货运铁路使得建筑物的桥面以下架构建筑高度收到限值；此外，北站房整体建筑风格为欧式拱形建筑，出于整体建筑风格的协调性，平台最终选用下承式钢箱系杆拱桥结构形式。

平台全长93.0m、宽67.0m，高架平台纵向采用4m+85m+4m组合拱桥结构，吊杆间距4m；横向布置4片拱肋，间距依次为17.5m+27.0m+17.5m。

最外侧两片均设横撑。

主拱矢跨比采用1/5，矢高17m。

主拱采用钢拱箱结构，截面尺寸2mx2m。

主梁采用钢箱梁结构，跨中梁高1m，支点梁高2m。

桥墩采用多柱式墩，每片拱肋对应一墩柱，墩柱直径2m，下设2m直径钻孔灌注桩。

图5 方案二高架平台立面布置图
图6 方案二高架平台平面布置图结合路面布置、周边构筑物、两侧用地等现状条件，方案二将天桥桥位向西移动15米，使桥墩避开地铁车站范围，减小设计难度和安全风险。

图7 方案二天桥平面布置图天桥平面为“┳┳”型，主桥横跨常青一路，与其斜交75°。

主桥采用连续钢箱梁结构，全长57.73m，跨径布置57.73m=2m+13.7m+26.03m +15m+1m，全宽5.3m，净宽5.0m。

主桥标准截面采用钢箱梁断面，梁高1.2m，箱宽5.3m。

梯道长均为27.8m，结构宽均为3.3m。

梯道采用两跨双边箱结构，两箱间布置钢梯踏步，边箱宽0.15m，垂高0.65m。

梯道坡度为1：2。

梯道上端与主梁焊接，下端简支于梯台基础之上。

梯道一、梯道三落地点采用桩基础，桩基直径1.0m。

因梯道二落地点处位于地铁12线车站主体结构范围内，采用桩基础需贯穿12线车站站厅，增加设计难度和安全风险。

综合考虑，梯道落地处梯台采用扩大基础。

3.2.3方案三：
设计考虑降低实施难度，将中轴对称的大跨度高架平台改为偏于站房西侧，同时通过人行天桥解决跨铁路线的人行交通。

平台造型结合景观布置，以动感的线条向站房中心集中，体现一种向心性的广场空间形态。

以此隐喻老汉口码头的“百舸争流，帆樯林立，商贾云集”的繁华景象，再现老汉历史风貌。

图8 方案三高架平台构思图由于轨道交通2号线贯穿北广场用地，将地下空间分割成东西两块且无法连通，而武汉夏季温度高，太阳直射多，因此建筑将高架平台向西侧延伸，尽可能的为到汉口站的旅客提供更多的阴凉空间，和减少地面公交车、出租车及地下社会车的人流在阳光直射下的行走路径。

跨铁天桥更多的为货运铁路线北侧的人流服务，解决人员换乘的需要，同时在满足人员通行流量的前提下，选择合适的宽度减少对汉口站立面效果的影响。

天桥采用钢结构桁架拱的结构形式，造型体现一种近代工业风格，与北站房近代欧式建筑风格相协调呼应，从整体上营造一种对历史时空的记忆。

图9 方案三高架平台平面布置图
平台采用地面一层高架形式，平台长198.5m、宽40.4m，采用钢管混凝土柱+矩形钢管主次梁+组合楼板结构体系。

平台立柱不受铁路、地铁外界条件影响，按间距10m布置。

采用天桥结构跨越铁路线时，桥墩应注意避让铁路安全保护区，同时桥墩离地铁盾构区间应至少留有3米的安全距离，并尽量避开12线车站的主体结构和施工围护。

因此确定天桥跨径为38.6+55.5+3.5+19.3m。

二层平台与天桥相接处高程31.5m，地面货运铁路轨面高程22.4米，在轨面上需预留8m的接触网高度，这使得天桥的桥面以下结构建筑高度须在1米以内。

考虑到项目在实现大跨径的同时还需满足桥面以下结构建筑高度尽可能小的要求，天桥选用桁架结构。

此外，北站房整体建筑风格为欧式拱形建筑，出于整体建筑风格的协调性，天桥最终采用桁架拱的结构形式。

图10 方案三天桥立面布置图
天桥主梁由三座简支钢桁架拱组成，由南向北三座简支钢桁架拱跨径分别为38.6m、55.5m和19.3m，拱肋高度依次为5m、7m、3m。

前两座桁架拱桥宽7.1m，两片主桁宽0.4m；最后一座桁架拱桥宽5m，两片主桁宽0.3m，拱肋间均设置横撑。

主梁的桥面结构采用倒T形横梁+桥面板结构形式。

天桥共设置三个出入口，每个出入口配置一副梯道加自动扶梯，方便带行李的乘客上下天桥。

梯道全长82.0m，宽2.8m，坡度1：2，断面采用双边箱结构形式。

主桥中墩采用双柱式墩结构形式，主墩直径1.2m，下设1.5m直径钻孔灌注桩；梯道墩直径0.8m，桩基采用1.0m直径钻孔灌注桩。

3.2.4方案对比
在景观造型方面，方案一平台造型简单、视野通透，中轴对称的布局形式符合周边建筑整体风格，对北广场整体观赏性起着很好的提升作用；方案二平台下承式钢箱系杆拱桥的结构形式与北站房欧式拱形的整体建筑风格相贴切，但由于其结构尺寸较大，影响北广场以北站房为重点的整体景观布局；方案三平台造型新颖，结构美观，但由于将高架平台西侧移动，使得北广场整体布局变小，同时由于采用天桥跨越铁路，使铁路大部分结构外露于北广场中，降低整体景观性。

从设计、施工难易度分析，方案一设计、施工难度较小，但由于平台有很多基础位于铁路和地铁附近，需提前与铁路和地铁相关部门沟通，做好相关安全评估分析和安全保障措施；方案二采用大跨下承式钢箱系杆拱桥，设计难度较大，施工周期长，对铁路运营的影响较大；方案三设计、施工难度最小，平台、天桥基础不受铁路和地铁影响。

5 结语
随着城市的不断发展，市民日益增长的出行需求使得城市地铁公交等公共交通体系不断扩大，城市配套的基建交通设施日渐完善。

城市地上地下繁杂的交通体系造成新建市政项目设计边界条件复杂、设计难度大、施工周期长以及工程费用高等问题的出现，尤其对于火车站这种人流密集场所，以上项目难点尤为突出。

本文结合周边复杂构筑物和环境特色，介绍汉口站北广场高架平台设计中面对铁路、地铁盾构区间、地铁车站等复杂边界条件时的设计思路、结构选型方案，并从景观布局、设计施工难度等方面，分析各方案的优缺点。

参考文献：
[1] JTG D60-2015. 公路桥梁设计通用规范[S]. 北京：人民交通出版社，2015。