——江灣鎮車站高架三層結構設計
林秋萍 (上海鐵路局福州勘測設計院 350013)
提要:本文根據“上海城市軌道明珠線江灣鎮車站”的工程實例,對高架三層雙側式站臺車站的結構設計原則、荷載取值、內力組合、計算及樁基設計等問題進行粗淺探討。
關鍵詞:城市軌道 高架 雙側式站臺 內力組合 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
高架軌道交通是現代化城市、整體公共交通服務設施之一,它有效合理地組織客流,解決城市面臨交通堵塞、擁擠現象,使其在時間、空間上做到有機銜接,使地面、地下、高架的各種交通方式形成立體網絡。目前世界上有32個國家82座城市有快速軌道運輸系統無論是西方發達國家,還是發展中國家和地區都持續、廣泛地在都市區域發展軌道交通系統,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,亞太地區在新加坡、漢城、臺北等也都建設了軌道交通系統。近幾年來,人們越來越認識到城市交通是城市賴以生存和發展的基礎,直接影響城市功能的發揮和社會經濟繁榮,軌道交通是解決城市交通的理想工具,因此,軌道交通建設是城市現代化的重要標志之一。
上海城市軌道交通明珠線是國內除香港特區外的第一條高架輕軌交通線,它溝通中心城區與南北兩翼的客運交通,是上海市主體交通中一條大運能的客流設施,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、建成后會收到運輸客流效率高、緩沖地面交通擁擠、明顯節約用地的功效。
2 工程概況
上海城市軌道交通明珠線現已在緊張的施工中,一期工程共有19個車站,其中大部分為二、三層車站,筆者承擔江灣鎮車站的結構設計。該站為“高架三層雙側式站臺”的車站,總建筑面積為10728.3m2,站房規模按2020年最大客流量23576人次設計,站內橋梁軌面絕對標高為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,遠期發展為190米,按8節車廂編組,車站寬22.2米,檐口高度17.4米,沿車站總長三分點處設置兩道伸縮縫,將車站分為南、北、中三段,站房底層除中段設降壓變電所外,其余均為敞開,二層中段為設備及管理用房,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結構設計原則 |
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 ⅠA+溫度變化影響+制動力(單線)+風力 | |
ⅡB ⅠB+溫度變化影響+制動力(雙線)+風力 | |||
ⅡC ⅠC+溫度變化影響+風力 | |||
組合Ⅲ | 主力+地震力 | ⅢA ⅠA+地震力 | |
ⅢB ⅠC+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 |
對橫向框架計算僅取①軸(邊跨)和④軸(中跨)分別進行內力組合及配筋計算,求得中、邊跨橫梁配筋及框架中、邊柱橫向的配筋,計算結果表明:組合ⅠB是最不利內力組合,其計算結果所需配筋最多,支座差異沉降產生的內力較大,是不可忽視因素;溫度變化對桿件內力 影響較小,可略而不計。
表3 |
層號 | 土層名稱 | 厚度(m) | 承載力 標準值(KPa) | 備 注 |
① | 雜填土及素填土 | 0.8~3.0 | ||
② | 褐黃~黃灰色粉質粘土 | 0.3~2.0 | 95.6 | |
③ | 灰色淤泥質粉質粘土 | 4.4~8.0 | 85.8 | |
④ | 灰色淤泥質粘土 | 9.3~17.8 | 65 | |
⑤1 | 褐灰色粉質粘土 | 5.0~25.2 | 100 | |
⑤10 | 褐灰色粉質粘土及淤泥質粉質粘土 | 2.0~15.5 | 90 | |
⑤2 | 灰色砂質粉土 | 4.0~20.0 | 100 | 層厚相差較大 |
⑤3 | 灰色粉質粘土 | 95 | 中間地段較厚 | |
⑤4 | 灰綠色粉質粘土 | 1.8~4.6 | 150 | |
⑦1 | 灰色砂質粉土 | 5.0~10.0 | 120 | |
⑦16 | 灰色粉性土及粉質粘土 | 1.4~4.4 | 120 | |
⑧ | 灰色粘土及粉質粉土 | 100 | 未穿透 |
4.2 PHC樁樁基設計 由于車站落在軟土地基上,為了確保各基礎的沉降差異在1厘米范圍內,使車站二端與區間橋銜接處不均勻沉降差滿足軌道設計要求,經多方案分析比較,并考慮與區間橋橋墩基礎類型一致,最后選用樁基方案,選擇⑤2砂質粉土層作為樁基持力層,要求樁端全斷面進入持力層深度不小于3d(d為樁直徑),樁采用?600錘擊高強預應力離心砼管樁(PHC樁),平均樁長36米,單樁豎向承載力為1250KN,總樁數257根。 一般沉樁時,由于樁錘的作用,樁身內產生壓、拉交變應力,根據上海地區統計資料[8]:鋼筋砼樁,錘擊拉應力最大值達12.74MPa,錘擊壓應力最大值達32.93MPa,而PHC樁錘擊拉應力最大值達(5.8-8.3)MPa,錘擊壓應力最大值達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、壓應力相對較小,未超過砼拉壓強度,可避免樁在施打過程中發生破損、斷裂。除此之外,在施工中采取“重錘輕擊”,嚴格控制錘擊數不超2000擊、碟簧樁帽等有效措施,就能保證樁身質量,提高沉樁效率。 由于嚴格要求基礎沉降差異在1厘米之內,為此筆者選取相鄰兩對基礎(②軸中、邊柱基礎)進行沉降量計算。把樁基承臺、樁群及樁間土作為實體基礎,不考慮樁身壓力擴散角,根據文獻[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。滿足設計要求。 5 結束語 5.1由于本工程對荷載取值及內力組合作了大量分析與計算工作,因此設計同類型車站時可參考表2、表3所提供內容進行內力組合。 5.2本設計中采用兩種不同規范,由于編制兩種規范的基準點不一(一種是容許應力法,另一種是極限狀態法),因此對計算結果作了初步分析比較,按容許應力法計算,其配筋約為極根狀態法的1.4~1.7倍,對于內力,極限狀態法約為容許應力法的1.2~1.3倍。 5.3對框架內力分析得出結論:車站縱向框架,因構件溫度變化所產生的內力較大,是不可忽視因素。車站橫向框架,因支座差異沉降所產生的內力應予以計算。 5.4選用砂質粉土層作為樁基持力層,經沉降計算均能滿足基礎沉降差異1厘米的要求。 5.5 PHC樁具有諸多優點,應在預制樁選型中優先采用。 參考文獻
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