上海軌道交通11號線白銀路站結構設計

趙榮花

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200070）

1 白銀路站的設計概述

上海軌道交通11號線是上海市軌道交通網絡中4條市域線之一，西北——東南走向，線路呈丫型，全長59.4 km。其中，主線從嘉定城北路站至浦東上南路站，長約46.6 km，共設27座車站；支線嘉定新城站-墨玉路站，長約12.8 km，設4座車站。白銀路站是11號線主線上的一個高架車站，坐落在嘉定新城中交通主干道勝辛路。

白銀路車站位于勝辛路、白銀路交叉口的南側,沿勝辛路道路中線走向，車站及其兩端線路均為高架，勝辛路兩側為綠化和小型廠房。車站所處場地地勢平坦，物探資料顯示勝辛路道路和白銀路道路兩側埋有上水管、光纜等管線，周邊環境復雜。該地區場地地基土屬軟弱土，場地類別為Ⅳ類，抗震設防烈度為7度。場地設計基本地震加速度值為0.10 g，所屬的設計地震分組為第一組，場地屬抗震不利地段。車站主體結構設計使用年限為100 a，丙類建筑，安全等級為一級，車站基礎沉降量≤50 mm。遠期該站高峰小時的上、下客流量分別為4750人/h、703人/h。車站位置見圖1所示。

2 車站結構型式的選擇

2.1 高架車站的結構型式及其特點

一般高架車站采用的設計方案有“建橋分離”和“建橋合一”兩種型式[1，2]。

“建橋分離”型車站結構是指區間高架橋在車站范圍內連續貫通，并與站臺和站廳的梁、板、柱及基礎完全脫開，各自形成獨立的結構受力體系。

圖2為“建橋分離”式車站結構，車站的主體結構分為兩個部分，即車站建筑和高架橋。車站建筑包在高架橋之外，高架橋從房屋建筑中穿過，兩者在結構上完全分開，受力明確，傳力簡潔。車站建筑和高架橋受力分別自成系統，可防止列車運行對車站的不利影響，解決基礎的不均勻沉降和車站建筑的振動問題。高架橋和車站建筑可以分別依據現行的國家規范進行獨立的結構設計和計算，使高架車站的結構設計大為簡化。上海地鐵3號線部分高架車站采用了這種結構形式。

“建橋合一”型結構車站是指鋼筋混凝土軌道梁直接擱置或固定在車站結構橫梁上，車站建筑結構與車站橋梁結構結合在一起共同受力，支承軌道梁的橫梁、支承橫梁的墩柱以及柱下基礎受列車動荷載影響的一種車站結構型式。

圖3為“建橋合一”式車站，高架車站先形成空間框架結構，再于其上形成連續板梁，同時將橋墩作為房屋框架結構的一部分。該結構體系柱網簡單，受力合理，結構整體性和穩定性好。此外，框架縱、橫梁對橋墩均能起到約束作用，減少了橋墩計算高度，降低了線路標高和建筑標高，可節省工程造價。

但是，如圖3所示的框架式結構不僅有占用土地多、影響建筑景觀等缺點，還有振動方面的不利影響。

2.2 白銀路車站結構型式

白銀路站位于嘉定新城的核心區主干道勝辛路路中央，為減少車站體量，少占道路空間，減少對勝辛路交通和景觀的影響，車站結構型式選擇時考慮車站所處周邊環境、勝辛路兩側的建筑景觀、城市規劃、工程地質及水文地質條件、地下管網等因素，同時本著減少對土地的占用、減少列車運營中的振動與噪聲對核心區建筑的影響，滿足使用功能要求，并體現車站與區間結構和諧統一的眾多前提下，“建橋合一式”的結構型式是最為經濟合理的結構型式。

經過分析研究，該站采用了如圖4的三層“T”型獨柱墩、“建橋合一”式結構。這種結構兼有“建橋分離”式及“建橋合一”式的優點，滿足了業主不影響核心區建筑景觀、節省道路空間和土地占用、減少振動影響等多方面的要求。當然，在結構設計方面需要進行創新，設計難度及風險都大大增加。

3 白銀路車站設計

3.1 車站設計范圍

白銀路站沿勝辛路設置，為路中三層高架車站，二層為站廳層，三層為站臺層；車站長144 m，寬23.6 m。車站總建筑面積為約10000 m2。

設計范圍為車站主體結構、二側出入口天橋及車站地下管理用房等附屬建筑。

3.2 車站主體結構設計

為確保車站結構安全可靠、經濟合理、受力明確、傳力清晰，并具有較好的整體性和延性。車站的結構型式根據車站的功能和使用要求，進行綜合比較，選出了最佳的結構型式。

白銀路站采用“T”型獨柱墩、“建橋合一”型結構形式。上部結構為獨柱蓋梁框架體系，縱向軌道梁采用15 m跨度預應力混凝土簡支梁，站臺梁、軌道梁簡支在橋墩蓋梁上。下部結構采用獨柱墩+預應力混凝土蓋梁，墩及蓋梁截面均為矩形。站廳層區域為雙層蓋梁，樓面梁板體系固結于下層蓋梁；站臺層軌道梁及站臺梁等簡支在上層蓋梁上。站臺面設置兩道伸縮縫。按照建筑抗震設計的要求，上部結構完全應分開伸縮縫止于蓋梁上。下部結構采用獨柱墩。基礎型式：群樁基礎。樁型：橋梁部分采用Ф600PHC（AB）樁，樁長36 m左右。樁端持力層為⑧2-1灰色砂質粉土夾粉質粘土層。單樁豎向承載力設計值1964 kN～1904 kN。

車站附屬結構底板埋深約8.8 m，局部地下二層處約為11.5 m，圍護采用灌注樁后加水泥土攪拌樁止水帷幕的結構型式。

該工程的主要工程材料見表1所列。

3.3 車站結構設計的難點

（1）“建橋合一”形式結構設計沒有現行統一的規范和標準可循，設計時，對不同的構件采用不同的規范，結構計算也較復雜。

（2）車站結構特征為獨柱、大跨度，大懸臂，控制結構位移變形、抗裂縫是結構設計的一個難點。

（3）當列車以一定速度通過高架車站時，高架車站產生振動。框架結構的動力穩定性一般比橋梁結構差，因此，高架車站的振動控制，成為結構分析和設計的關鍵問題之一。

表1 主要工程材料表

3.4 具體措施及效果

（1）針對車站“建橋合一”形式結構，蓋梁及墩柱同時承受軌道列車和車站建筑荷載的組合作用，為空間受力狀態，將其簡化為縱向、橫向及水平扭轉3種受力狀態進行分析。設計時分別選用了建筑規范、橋梁規范和鐵路規范，驗算各種結構類型和不同的受力狀況，以保證結構安全。

站廳、站臺、夾層的框架梁、板、柱采用建筑結構規范進行設計。地震基本烈度按7度考慮，采用PKPM計算程序進行多種結構抗震計算。地震計算按振型分解譜法進行，按最不利情況進行結構配筋，并對砌體部分分別按規定設置了鋼筋混凝土圈梁和構造柱。

（2）大懸臂蓋梁采用預應力混凝土結構，制定施工順序，明確混凝土有效齡期后才可以進行張拉。張拉力采用雙控，嚴格控制預應力束的張拉順序和階段，以解決梁高受限制及結構端部變形問題。

車站位移計算采用SP2000有限元計算軟件，對整個建橋合一結構進行整體計算分析，有效控制了多遇地震作用標準值產生的樓層內最大的彈性層間位移角小于1/550。

“建橋合一”形式結構施工中，由于預應力的作用，蓋梁會發生上下撓曲變形，而建筑結構又固接在蓋梁上，在設計時，樓板與預應力梁相澆處，板面均設鋼筋網片。施工中，待預應力蓋梁變形大部分再二次澆注混凝土板連接。實踐證明效果良好，梁板面沒有產生裂縫。

（3）橋梁結構設計時軌道梁及預應力混凝土蓋梁均為全預應力混凝土結構。運用橋梁博士7.62；BSAS4.23等系列計算軟件進行結構分析。基礎設計時根據上部結構傳至墩頂的動力系數，結合工程地質、水文地質條件、環境要求、使用要求等選擇經濟合理的持力層及基礎型式，有效地控制列車通過高架車站時產生的振動，有效地提高了旅客乘車的舒適度。

另外，結構設計分別按施工階段和使用階段進行強度、變形和穩定性計算，并采取必要的構造措施滿足防火、防水、防銹、防雷等要求。

車站柱距的選擇與橋梁標準跨徑的選擇相匹配，便于施工。

4 結語

高架車站結構型式選擇應結合車站所處周邊環境、城市規劃、工程地質及水文條件、地下管線等綜合分析比選確定，并應符合以下設置原則：

（1）從城市景觀及地面交通的角度看，高架車站宜采用“橋建合建”的結構形式，以簡化結構造型。

（2）由于高架車站受力復雜，跨度不宜過大，且宜采用簡支的結構體系。

（3）加大梁體剛度、推遲二期恒載的施工齡期可以減小梁體的收縮徐變變形。

[1]俞濟濤.跨座式單軌高架車站結構選型[J].城市軌道交通研究，2006，（6）：44-48.

[2]顧品玉，陳文艷.上海市軌道交通5號線工程高架車站結構設計[J].地下工程與隧道，2005，(3):16-20.

[3]郭建.軌道交通高架車站的站廳形式初探[J].地下工程與隧道，2003，(2):45-47.

[4]DGJ08-109-2004/JI0325-2004，城市軌道交通設計規范[S].

[5]GB50009-2001，建筑結構荷載規范[S].

[6]GB50010-2002，混凝土結構設計規范[S].

[7]GB50011-2001，建筑抗震設計規范[S].

[8]TB10002.3-99，鐵路橋涵鋼筋砼和預應力砼結構設計規范[S].