上海城市轨道交通明珠线车站结构设计

图1　平面图(三层平面)

　　车站采用现浇钢筋砼框架结构，行车部分桥道板采用板式橡胶支座简支在站房横向框架梁上，屋面为螺栓球节点钢网架结构，基础采用锤击高强预应力离心砼管桩(PHC桩)。
3　上部结构设计
3.1结构布置
　　高架轻轨车站的站房结构不同于一般的房屋建筑，它既有列车通过又有列车制动停留在站内的工况，它是桥梁和房建融汇一起的结构体系，在结构选型时，有二种方案：一种为桥、建结合方案，另一种为桥、建分开方案，二种方案各有优、缺点，后者：则受力明确，传力简捷，桥与建各有现行的国家规范可循，各有比较定型的结构设计与计算方法；但桥与建分离体系需增加柱网，并切断了框架结构纵、横向联系，削弱了结构的整体性，不利于结构抗震；前者：是把桥墩作为房屋框架结构的一部分，框架纵、横梁对桥墩均能起到约束作用，减少了桥墩计算高度、柱网简单、降低了线路标高和建筑标高，便于使用，从而可节省工程造价；但桥、建合一，没有现行统一的规范与标准可循，设计时，必须对不同的构件，采用两种不同的规范进行综合分析，结构计算也颇为复杂。
　　本车站因受站内轨顶标高的限制及城市规划对底层净高的要求，只能采用桥、建结合的型式，上部结构为全框架，设计中力求尽可能减少柱、墩占用的面积，以利平面布置，根据桥道板的跨度及厚度，纵向柱距定为10米，横向22.2米宽，原设计方案设四排柱，经计算分析后，改为三排柱并满足柱顶水平位移限值及横梁挠度要求，从而降低了上、下部结构的工程造价，便于建筑平面灵活布置。

图2　剖面图

3.2结构设计原则
3.2.1车站建筑结构的安全等级按“一级”要求进行设计；
3.2.2保证本建筑有足够的承载力，刚度和稳定性，在设计结构关键部位时留有一定余地以策安全。
3.2.3车站结构的抗震按“乙类”建筑，地震设计烈度按7度计算，并按8度抗震构造措施。
3.2.4框架抗震等极按“二级”考虑。
3.2.5车站结构设计不仅满足建筑结构设计规范，对直接承受行车部分传来的荷载的主要构件同时必须满足铁路桥涵设计规范。
3.3结构计算
　　我国对不同类型的结构是采用不同的计算方法，普通钢筋砼桥基本上采用容许应力法计算，这是由于在其设计中起控制作用的问题往往是使用荷载下的疲劳，故宜按弹性工作分析并取用较大的安全系数，房屋结构方面是按极限状态法计算的，考虑受弯构件破坏前的弹塑性工作阶段，能更好地反映实际工作情况。
　　结合车站的特点，考虑到列车在站内及进出站时行驶速度均比在区间桥内的行驶速度慢得多，列车行驶所产生的纵向力对整个结构的影响也相对较小，经分析，在车站结构构件设计中，除了桥道板、直接搁置桥道板的框架横梁、框架柱采用容许应力法计算外，其余构件均按极限状态法计算。
3.3.1荷载取值
　　通过本工程结构构件的受力分析，综合所有各种可能对结构产生内力的荷载，将荷载分为主力、附加力、特殊力三类，在设计中，部分荷载(一般房屋建筑设计中不考虑的荷载)的取值按如下原则：
　　(1)车辆静活载图式见图3，根据列车轮位所处位置的变化而产生内力的影响线，经计算得出：满载时，对中支座，轮位最不利时产生的最大支座反力R_utm=445KN，对边支座、轮位最不利时产生的支座最大反力R_stm=355KN，在分析最不利荷载情况下，为减少荷载组合组数，当站内线路有车时，对中间跨框架梁集中力均取445KN，边跨梁均取355KN。

图3车辆荷载图式　 空载时=P=80KN

　　(2)车站位于线路弯道时，列车离心力根据行驶速度、弯道半径求得，列车在站内行驶速度：空载时V=60Km/h，满载时V=30Km/h。
　　(3)冲击力为列车静活载产生的力乘以冲击系数，本设计冲击系数根据桥道板的跨度推算为1.334。
　　(4)列车制动力或牵引力：站内单线有车时取车辆静活载产生力的15%计算，站内双线有车时，取车辆静活载产生力的10%计算。
　　(5)列车横向摇摆力取4.25KN/m；
　　(6)伸缩力(T1)、挠曲力(T2)，断轨力(T3)均由铁道部科学研究院提供，作用在10米梁下：T1=4.812KN,T3=50.4KN，T2很小，忽略不计。
　　(7)温度变化的影响按杆件升温20^。或降温15℃来计算。
　　(8)支座差异沉降量取0.5厘米，差异沉降是由各支座的不均匀沉降引起的，考虑沉降产生过程是在很缓慢时间中形成的，故按1厘米的支座沉降差乘50%来计算，即取0.5厘米的差异沉降作为计算值。
3.3.2框架横梁(KJL)和框架柱(KJZ)的计算。
　　本车站结构设计的重点之一即对框架横梁及框架柱的计算、配筋，根据文献［2］规定：采用容许应力法计算，对不同的内力组合，将材料的容许应力乘以不同的提高系数，根据结构的特性，就其可能的最不利内力组合情况进行计算，为此，计算前，首先要对所有内力进行组合分析。站内存在单线有车，双线有车，双线均无车等几种可能工况，再考虑主力、主力与附加力、主力与特殊力的几种内力分别组合，对横向框架和纵向框架、列出所有可能出现的各种内力组合，经分析比较，排除了部分对内力计算结果不起控制作用的组合，最后，纵、横向框架均按表1、表2所列内力组合进行内力计算，其中表1为横向框架内力组合，表2为纵向框架内力组合。
　　

表1

表2

表3