市政轨道交通“桥建合一”高架车站设计荷载研究论文_张兰艳

摘要：对“桥建合一”高架车站结构体系进行分析，指出各构件需遵照的设计规范和设计标准，通过对这些规范、标准的研究，指出“桥建合一”高架车站的荷载取值和荷载组合。

关键词：桥建合一 荷载分类 荷载组合

1 前言

市政轨道交通以运能大、速度快、安全准点、节约资源、保护环境等优点，日益成为解决城市“出行难”这一问题的重要交通方式。随着轨道交通向郊区延伸，天津市轨道交通建设出现了线路高架化趋势。“桥建合一”式高架车站是今年出现的新型结构体系，相比于“桥建分离”结构，其桥梁结构与车站结构现浇为一整体，兼具桥梁和民用建筑两种受力方式。目前对于这种体系尚无合适、可直接遵照执行的具体设计规范或标准。本文结合实际工程，对该类型车站的设计荷载进行研究，为类似工程提高经验。

2 工程简介

本工程为三层路中侧式高架车站，车站主体长145米，宽26.4米。首层架空，墩柱位于路中绿化带内，一层为站厅层，二层为轨道，三层为站台层，首层层高7.75m，站厅至站台层高8.1m。车站北侧为两个出入口，南侧为附属用房，通过四个天桥与两侧地块连通。

图1 车站横剖面图

3 荷载分类和荷载组合

相比传统的民用框架结构，路中高架站纵横框架体系受力复杂，兼具桥梁和民用建筑两种受力方式。目前对于这种体系尚无合适的，可直接遵照执行的具体设计规范或标注。只能参照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）、《铁路工程抗震设计规范》GB50111-2006（2009 年版）和《城市轨道交通结构抗震设计规范》（GB50909-2014）、《地铁设计规范》（GB50157-2013）等。设计的主要原则为：轨道梁、支承轨道梁的横梁、支承横梁的柱等构件，除应按建筑结构设计规范计算外，还应按铁路桥涵设计规范进行截面验算；其余部分的梁、板按建筑结构设计规范进行设计。

“建规”采用的是概率极限状态法，“桥规”采用的是容许应力法，两者对荷载的分类及其组合有很大差异。

3.1 荷载分类

1、恒载按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）执行。

钢材：78.5KN/m3；钢筋混凝土：26KN/m3，其余恒载按有关设计规范进行计算。

2、车站民用建筑活荷载标准值和荷载分项系数按各规范执行。

3、和列车有关的荷载。

（1）轨道二期恒载：包括承轨台、钢轨、扣件等。

（2）列车竖向静活载：列车车辆荷载和列车竖向动力系数为1+μ，μ宜按现行《铁路桥涵设计基本规范》规定的值乘以0.8。

（3）列车附加力：列车横向摇摆力作用在轨顶处；制动力或牵引力按双线有车取竖向静活载的10％计算，制动力或牵引力作用在轨顶2m处，计算墩台时移至支座中心处。

4、特殊荷载

断轨力：设计时只考虑其中一根钢轨的断轨力。

地震作用：根据初勘报告及相关规范，计算结构地震作用。

3.2荷载组合

荷载组合根据以上荷载，按其可能出现的最不利组合情况进行计算。

轨道梁、支撑轨道梁的横梁、支撑横梁的立柱及基础，荷载组合按照地铁规范、铁路桥涵设计规范、铁路抗震设计规范执行。

表1 铁路桥涵设计规范荷载组合表

荷载组合过程中，需注意如下问题：①直线上车站，不考虑离心力作用；②无缝线路伸缩力、挠曲力不同时考虑，取大值；③竖向地震作用，用于大悬臂、转换结构；④列车竖向活载应按左线有撤、右线有撤、两线有车三种情况考虑；⑤汽车撞击力只计算与主力相组合，不与其它附加力组合。

不承受列车荷载作用的梁、板、柱等构件均按现行建筑结构设计规范进行设计。

表2（无地震）承载力极限状态荷载效应组合

表3（有地震）承载力极限状态荷载效应组合

表4 正常使用极限状态荷载组合

组合过程中需注意如下问题：①风荷载及温度作用均包括正负两种组合；②组合还需考虑结构重要性系数1.1；③地震组合时活载分项系数应根据实际情况

参考文献：

[1]建桥一体化车站结构研究及其应用[D].李茂生.同济大学 2007

[2]城市轻轨高架车站结构设计研究[D].张风波.北京交通大学 2012

[3]《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）

论文作者:张兰艳

论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期

论文发表时间:2020/4/14

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