——江灣鎮(zhèn)車站高架三層結(jié)構(gòu)設(shè)計
林秋萍 (上海鐵路局福州勘測設(shè)計院 350013)
提要：本文根據(jù)“上海城市軌道明珠線江灣鎮(zhèn)車站”的工程實(shí)例，對高架三層雙側(cè)式站臺車站的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則、荷載取值、內(nèi)力組合、計算及樁基設(shè)計等問題進(jìn)行粗淺探討。
關(guān)鍵詞：城市軌道 高架 雙側(cè)式站臺 內(nèi)力組合 PHC樁
The Structural Design of Shanghai Urban Rail Transit Pearl Line
——The Structural Design of the Three—Storeyed Elevated Station of JiangWan Town
Lin Qiuping (Shanghai Railway Fuzhou Survey & Design Institute,Fuzhou 350013)
Abstract：Based on the project of JiangWan Town Station of Shanghai Urban Transit Pear1 Line,this paper suggests the structural design principles of the three-storeyed elevated two-sided-platform station.The problems of load values and the different combinations of internal forces are carried out via theoritical analysises,And the design of the pile foundation of the project is also discussed.
Keywords： urban rail transit elevated two-sided-platform PHC Pile internal force combination
1 前言
高架軌道交通是現(xiàn)代化城市、整體公共交通服務(wù)設(shè)施之一，它有效合理地組織客流，解決城市面臨交通堵塞、擁擠現(xiàn)象，使其在時間、空間上做到有機(jī)銜接，使地面、地下、高架的各種交通方式形成立體網(wǎng)絡(luò)。目前世界上有32個國家82座城市有快速軌道運(yùn)輸系統(tǒng)無論是西方發(fā)達(dá)國家，還是發(fā)展中國家和地區(qū)都持續(xù)、廣泛地在都市區(qū)域發(fā)展軌道交通系統(tǒng)，巴黎有17條線，總長302km，莫斯科有9條，線總長230km，東京有13條線路，亞太地區(qū)在新加坡、漢城、臺北等也都建設(shè)了軌道交通系統(tǒng)。近幾年來，人們越來越認(rèn)識到城市交通是城市賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，直接影響城市功能的發(fā)揮和社會經(jīng)濟(jì)繁榮，軌道交通是解決城市交通的理想工具，因此，軌道交通建設(shè)是城市現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。
上海城市軌道交通明珠線是國內(nèi)除香港特區(qū)外的第一條高架輕軌交通線，它溝通中心城區(qū)與南北兩翼的客運(yùn)交通，是上海市主體交通中一條大運(yùn)能的客流設(shè)施，采用高架方案與修建一般軌道交通線相比，有征地拆遷量少，施工簡單、開工面寬、對道路交通干擾小、影響地下管線少等有利條件，因而相對投資少、工期短、成本回收較快、建成后會收到運(yùn)輸客流效率高、緩沖地面交通擁擠、明顯節(jié)約用地的功效。
2 工程概況
上海城市軌道交通明珠線現(xiàn)已在緊張的施工中，一期工程共有19個車站，其中大部分為二、三層車站，筆者承擔(dān)江灣鎮(zhèn)車站的結(jié)構(gòu)設(shè)計。該站為“高架三層雙側(cè)式站臺”的車站，總建筑面積為10728.3m2，站房規(guī)模按2020年最大客流量23576人次設(shè)計，站內(nèi)橋梁軌面絕對標(biāo)高為14.8米。底層架空通行人流、車流，局部半地下室；一期建成車站總長度為150米，遠(yuǎn)期發(fā)展為190米，按8節(jié)車廂編組，車站寬22.2米，檐口高度17.4米，沿車站總長三分點(diǎn)處設(shè)置兩道伸縮縫，將車站分為南、北、中三段，站房底層除中段設(shè)降壓變電所外，其余均為敞開，二層中段為設(shè)備及管理用房，南北兩段為售票廳及站廳，三層為站臺層，并在二、三層間設(shè)通長電纜夾層，車站平、剖面圖詳見圖1、圖2：
圖1 平面圖(三層平面)
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圖2 剖面圖 3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計原則 |
| 滿載時 P=170KN 圖3車輛荷載圖式 空載時=P=80KN
表1 |
| 組合Ⅰ | 主 力 | ⅠA | 恒載+樓面活載+列車靜活載(單線)+雪載+沖擊力+離心力 |
| ⅠB | 恒載+樓面活載+列車靜活載(雙線)+雪載+沖擊力+離心力 | ||
| 組合Ⅱ | 主力+附加力 | ⅠB(扣除離心力)+溫度變化影響+搖擺力+風(fēng)力 | |
| 組合Ⅲ | 主力+地震力 | ⅠA+地震力 | |
表2 |
| 組合Ⅰ | 主 力 | ⅠA | 恒載+列車靜活載(單線)+雪載+兩軌伸縮力 |
| ⅠB | 恒載+列車靜活載(雙線)+雪載 | ||
| ⅠC | 恒載+雪載+四軌伸縮力 | ||
| 組合Ⅱ | 附加力 | ⅡA?、馎+溫度變化影響+制動力(單線)+風(fēng)力 | |
| ⅡB?、馚+溫度變化影響+制動力(雙線)+風(fēng)力 | |||
| ⅡC?、馛+溫度變化影響+風(fēng)力 | |||
| 組合Ⅲ | 主力+地震力 | ⅢA ⅠA+地震力 | |
| ⅢB?、馛+地震力 | |||
| 組合Ⅳ | 主力+特殊力 | ⅣA+ⅠA(單軌伸縮力)+單軌斷軌力+制動力(單線) | |
| ⅣB+ⅠC(三軌伸縮力)+單軌斷軌力 |
| 對橫向框架計算僅?、佥S(邊跨)和④軸(中跨)分別進(jìn)行內(nèi)力組合及配筋計算，求得中、邊跨橫梁配筋及框架中、邊柱橫向的配筋，計算結(jié)果表明：組合ⅠB是最不利內(nèi)力組合，其計算結(jié)果所需配筋最多，支座差異沉降產(chǎn)生的內(nèi)力較大，是不可忽視因素；溫度變化對桿件內(nèi)力 影響較小，可略而不計。
表3 |
| 層號 | 土層名稱 | 厚度(m) | 承載力 標(biāo)準(zhǔn)值(KPa) | 備 注 |
| ① | 雜填土及素填土 | 0.8～3.0 | ||
| ② | 褐黃～黃灰色粉質(zhì)粘土 | 0.3～2.0 | 95.6 | |
| ③ | 灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 | 4.4～8.0 | 85.8 | |
| ④ | 灰色淤泥質(zhì)粘土 | 9.3～17.8 | 65 | |
| ⑤1 | 褐灰色粉質(zhì)粘土 | 5.0～25.2 | 100 | |
| ⑤10 | 褐灰色粉質(zhì)粘土及淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 | 2.0～15.5 | 90 | |
| ⑤2 | 灰色砂質(zhì)粉土 | 4.0～20.0 | 100 | 層厚相差較大 |
| ⑤3 | 灰色粉質(zhì)粘土 | 95 | 中間地段較厚 | |
| ⑤4 | 灰綠色粉質(zhì)粘土 | 1.8～4.6 | 150 | |
| ⑦1 | 灰色砂質(zhì)粉土 | 5.0～10.0 | 120 | |
| ⑦16 | 灰色粉性土及粉質(zhì)粘土 | 1.4～4.4 | 120 | |
| ⑧ | 灰色粘土及粉質(zhì)粉土 | 100 | 未穿透 |
| 4.2 PHC樁樁基設(shè)計 由于車站落在軟土地基上，為了確保各基礎(chǔ)的沉降差異在1厘米范圍內(nèi)，使車站二端與區(qū)間橋銜接處不均勻沉降差滿足軌道設(shè)計要求，經(jīng)多方案分析比較，并考慮與區(qū)間橋橋墩基礎(chǔ)類型一致，最后選用樁基方案，選擇⑤2砂質(zhì)粉土層作為樁基持力層，要求樁端全斷面進(jìn)入持力層深度不小于3d(d為樁直徑)，樁采用?600錘擊高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力離心砼管樁(PHC樁)，平均樁長36米，單樁豎向承載力為1250KN，總樁數(shù)257根。 一般沉樁時，由于樁錘的作用，樁身內(nèi)產(chǎn)生壓、拉交變應(yīng)力，根據(jù)上海地區(qū)統(tǒng)計資料［8］：鋼筋砼樁，錘擊拉應(yīng)力最大值達(dá)12.74MPa，錘擊壓應(yīng)力最大值達(dá)32.93MPa，而PHC樁錘擊拉應(yīng)力最大值達(dá)(5.8-8.3)MPa，錘擊壓應(yīng)力最大值達(dá)26MPa，從上述資料分析對比，可以看出：PHC樁在沉樁過程中錘擊拉、壓應(yīng)力相對較小，未超過砼拉壓強(qiáng)度，可避免樁在施打過程中發(fā)生破損、斷裂。除此之外，在施工中采取“重錘輕擊”，嚴(yán)格控制錘擊數(shù)不超2000擊、碟簧樁帽等有效措施，就能保證樁身質(zhì)量，提高沉樁效率。 由于嚴(yán)格要求基礎(chǔ)沉降差異在1厘米之內(nèi)，為此筆者選取相鄰兩對基礎(chǔ)(②軸中、邊柱基礎(chǔ))進(jìn)行沉降量計算。把樁基承臺、樁群及樁間土作為實(shí)體基礎(chǔ)，不考慮樁身壓力擴(kuò)散角，根據(jù)文獻(xiàn)［6］所提供公式，采用分層總和法計算各自地基沉降量分別為9.85cm、8.94cm，其沉降差△=9.85-8.94=0.91cm。滿足設(shè)計要求。 5 結(jié)束語 5.1由于本工程對荷載取值及內(nèi)力組合作了大量分析與計算工作，因此設(shè)計同類型車站時可參考表2、表3所提供內(nèi)容進(jìn)行內(nèi)力組合。 5.2本設(shè)計中采用兩種不同規(guī)范，由于編制兩種規(guī)范的基準(zhǔn)點(diǎn)不一(一種是容許應(yīng)力法，另一種是極限狀態(tài)法)，因此對計算結(jié)果作了初步分析比較，按容許應(yīng)力法計算，其配筋約為極根狀態(tài)法的1.4～1.7倍，對于內(nèi)力，極限狀態(tài)法約為容許應(yīng)力法的1.2～1.3倍。 5.3對框架內(nèi)力分析得出結(jié)論：車站縱向框架，因構(gòu)件溫度變化所產(chǎn)生的內(nèi)力較大，是不可忽視因素。車站橫向框架，因支座差異沉降所產(chǎn)生的內(nèi)力應(yīng)予以計算。 5.4選用砂質(zhì)粉土層作為樁基持力層，經(jīng)沉降計算均能滿足基礎(chǔ)沉降差異1厘米的要求。 5.5 PHC樁具有諸多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)在預(yù)制樁選型中優(yōu)先采用。 參考文獻(xiàn)
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