东莞至惠州城际轨道交通高架站结构设计概述

东莞至惠州城际轨道交通高架站结构设计概述
【摘要】随着城市轨道交通建设的发展，各种型式的区间高架车站相继出现。

该文章着重介绍了东莞至惠州城际轨道交通项目中建桥合一型式的车站结构设计思路，及施工图设计中应注意的要点等。

【关键词】建桥合一
1 工程概述
1.1 工程概况
谢岗站为东莞至惠州城际轨道交通项目高架车站之一（以下简称本工程）。

该站为路侧侧式二层车站，采用框架结构，轨道梁简支在框架横梁上，钻孔灌注桩基础。

车站主体设计使用年限：100年；车站主体结构安全等级：一级；建筑抗震设防类别：乙类；建筑抗震设防烈度：6度（0.05g），设计地震分组第一组；框架抗震等级：三级；建筑结构耐火等级：二级；钢筋混凝土结构构件裂缝宽度限值：柱墩及盖梁：0.2mm；其余框架梁0.3mm。

钢筋混凝土的材料、容许应力、结构安全系数、结构计算方法及构造要求符合现行《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》和《铁路桥梁钢结构设计规范》的规定。

1.2 结构特点及选型
车站一般采用混凝土框架结构形式，车站结构是建筑结构与桥梁结构融合在一起的结构体系，建筑结构和运行列车的轨道梁的连接方案使车站形成多种结构方案，根据连接方案、受力特点及建筑布置可分为两大型式：
（1）“建、桥分离”式车站，即运行列车的轨道梁与车站结构分开设置，轨道粱支承在桥墩上，两种结构自成独立受力体系，能相对自由沉降，各专业受力明确，建筑和桥梁可执行各自的设计规范，各有比较成熟的结构计算程序和构造措施，车站的振动较小。

但建、桥分开体系需增加相应的柱网，切断了框架的横向联系，削弱了结构的整体性，降低了整个车站的空间协调性，给作为公共交通建筑的车站大空间布置带来不便。

（2）“建、桥合一”式车站，这种结构的特点是轨道梁结构与车站结构相互作用，车站建筑布置时能统一考虑，简化了柱网，使建筑平面有较大的空间，车站用房布置灵活，功能布置上相对合理，建筑立面造型灵活。

但列车荷载对站房震动效应明显。

结构受力须满足现行“铁路桥涵设计规范”和“建筑结构设计规范”，结构设计、计算较为复杂。

比较两种结构形式，高架车站由于综合考虑用地条件及城市景观要求，一般情况在车站体量较大，服务水平要求高，以车站建筑功能为主进行设计时多采用“建、桥合一”式车站。

结构体系以框架结构为主体，轨道梁简支在框架横梁上，
火车荷载由轨道梁直接传递到框架横梁和框架柱上。

框架结构高架车站，建筑结构、桥梁结构完全融合为一个体系，框架横梁和框架柱相当于桥梁结构的盖梁和墩柱，同时起盖梁和桥墩的作用。

2 设计方法和荷载组合
（1）柱墩和轨道层盖梁按铁路桥规允许应力法设计，并同时满足民用建筑房屋规范的要求。

其余框架梁按民用建筑房屋规范采用极限状态设计方法设计。

（2）铁路桥规的荷载组合：1）主力组合。

2）主力+附加力组合。

3）主力+特殊荷载组合。

4）主力+特殊荷载+附加力组合。

上述组合取最不利的组合分别计算柱墩、盖梁及基础。

与特殊荷载组合时按规定提高容许值。

经过整体计算分析可知，最大内力组合：纵向为结构自重+列车竖向活载+人群荷载+设备荷载+伸缩力或挠曲力+基础变位影响+风荷载+温度影响；横向为结构自重+列车竖向活载+人群荷载+设备荷载+基础变位影响+风荷载。

3 地基基础
3.1 地基概况
车站范围内上覆第四系全新统人工堆积层（Q4ml）、海冲积层（Q4m+al）、冲积层（Q4al）、残积层（Qel），下伏基岩为：上第三系（N）粉砂岩。

本车站场地土的类型为中硬场地土，综合判定场地类别为Ⅱ类。

场地内水文地质条件受当地气候、地貌、岩性、地质构造、地表水体及人类活动等因素的影响，根据地下水埋藏条件可简单划分为孔隙潜水、基岩裂隙水。

3.2 基础选型
本工程柱底反力较大，场地内淤泥质粉质黏土，属于软弱土，承载力低，高压缩性。

表层素填土，其结构松散，具有承载力低和均匀性差等特性。

基础采用钻孔灌注桩，持力层位于⑩3弱风化凝灰质粉砂岩，桩径1250。

单桩承载力特征值6500KN，单桩承载力计算考虑摩擦加端承作用，由于场地内岩面起伏较大，原设计根据场地地质纵剖面图插入确定每柱下承台桩长。

在施工过程中发现同一承台下桩出现钻不到设计桩长情况，应先查明原因如桩端已进入⑩3弱风化凝灰质粉砂岩，可减少理论设计桩长，建议桩长采用理论设计桩长与桩端进入⑩3弱风化凝灰质粉砂岩至少一倍桩径且不得小于设计桩长双控。

由于原设计考虑单桩承载力特征值时理论设计桩长已基本达到了单桩承载力；若按桩端进入⑩3弱风化凝灰质粉砂岩至少一倍桩径综合考虑达到单桩承载力要求。

这样采用双控的设计既能保证单桩承载力的设计要求，也避免了施工过程中由于已进入弱风化凝灰质粉砂岩施工困难的麻烦。

需要注意的是如现场与设计理论桩长偏差较大，或同一承台相邻桩桩长差达到一倍桩径时需现场查明原因再进行桩长调整。

施工完成
的工程桩，需进行单桩竖向静荷载试验，同一条件下的试桩数量为总桩数的1%且不少于3根，不少于5根桩采用高应变检测桩基承载能力。

4 地上结构方案的原则与设计要点
（1）本工程采用建桥合一的框架结构，轨道梁简支在框架横梁上，车站总长144m，设置两道变形缝。

按规范要求每30～40m应设温度缝一道，以防止混凝土现浇结构在长方向的混凝土收缩积累造成的开裂现象。

超长部分设置两道伸缩后浇带减少超长结构引起的混凝土收缩，后浇带部位的构件钢筋不截断，后浇带在该层混凝土浇筑60天后浇筑60天之后，宜选择气温较低天气施工。

此外在结构计算中，根据该地区主要气象资料：历年平均气温（22.0℃）；历年最冷月平均气温（14.0℃）；历年最热月平均气温（28.4℃）。

综合考虑按照降-8℃，升4.4℃，对计算结果进行比较后发现，梁柱节点处框架梁负筋有15%左右的提升；此外应加大板厚，板钢筋宜采用双排双向设置，板上部负筋宜采用直径较小的钢筋且加密钢筋间距。

通过以上措施能够有效的抵抗混凝土收缩带来的拉应力，克服混凝土开裂问题。