與逆作法地鐵車站合建的城市景觀橋工程設計研究

卜江峰

(中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200000)

0 引言

隨著城市的不斷發展和市區人口的增加，城市軌道交通能有效緩解市區交通出行壓力，減少城市交通擁堵發生，但由于地鐵車站的選址主要位于城市的重點區域，地鐵建設經常穿越重要的城市道路和河流，不可避免地要對現狀橋梁進行拆除重建，部分車站為節約城市空間，存在地體車站、市政橋梁共建的情況。

當城市橋梁與地鐵車站合建時，建設時序上以先站后橋和先橋后站為主，在橋站的組合方式上可分為結合式和分離式。郭宏博等[1]結合成都地鐵5號線省骨科醫院站提出了橋站結合式的設計要點。王博等[2]對車輛荷載作用下的城市橋梁與地鐵車站合建體結構動力響應做了充分研究。劉齊霞[3]對城市道路橋梁與地鐵車輛段蓋板合建結構體系變形控制進行了詳細分析。

上述文獻對橋站結合式的汽車荷載、結構受力、變形等方面做出了闡述。筆者以南通地鐵2號線易家橋站組合設計為例，針對逆作法施工的車站，研究橋站合建中分離式橋梁設計的要點和關鍵技術，研究結論可為類似項目提供參考。

1 工程概況

南通地鐵2號線易家橋站橫跨南通5A級旅游風景名勝濠河，本次易家橋站的建設為盡量減少對名勝古跡的影響，采用逆作法分區域施工。國內外工程案例研究表明，逆作法地鐵車站與城市景觀橋同步實施的案例較少。根據總體方案要求，本次易家橋站的連接部位采用分離式，地鐵車站采用逆作法施工，需對原易家橋進行拆除重建，復建的易家橋與地鐵車站需同步分期實施，屬于“橋站合建”和“同步實施”工程；又由于濠河是南通重要旅游景點，復建后的橋梁采用景觀橋設計。在橋梁景觀上，易家橋建設方案借鑒上下游橋梁拱形構造，采用剛構橋結構，并通過增大局部頂板厚度達到拱形效果，以期與上下游峰嶺橋以及文峰橋結構線條相似，協調統一，共建城山路—濠河沿線景觀。尤其圓拱與水波倒影相互輝映，盡顯南通水城之美，寓意江海文化源遠流長。橋梁效果圖如圖1所示。

圖1 橋梁景觀效果

復建易家橋位于青年路與城山路交叉口東側，地鐵2號線易家橋站站點區域上方。復建橋梁采用8.35 m+9.40 m+8.35 m剛構橋，汽車荷載為城-A級，抗震設防裂度7°，0.1 g，安全等級一級；底板頂標高-0.16 m和+0.24 m，全寬32.5 m，分站內和站外2幅，站內寬度21.2 m，站外寬度11.3 m，其間設置2 cm沉降縫，在分期分段澆筑處設置施工縫。綜合分析車站主體和站外地基土體剛度的區別，站外段地基采用水泥土高壓旋噴樁進行處理，控制分幅后地基不均勻沉降差異，橋梁運營期平立面布置圖如圖2所示。

2 橋梁結構設計與分析

2.1 控制因素

由于易家橋站位于老城區濠河正上方，為滿足地鐵車站建設期間城市道路暢通、南通地鐵2號線工期、濠河不能斷流、基坑安全等要求，易家橋站成為南通地鐵2號線的關鍵控制節點，故易家橋橋梁作為項目成功的關鍵一環，如何設計至關重要。

2.2 分期情況

由于易家橋站采用逆作法分期施工，依據車站主體分期時序，橋梁共分3期實施，分別如圖3所示。

圖3 分期實施平面圖

一期：濠河分段圍堰，并預埋過水管，可保證河水流暢。利用圍堰將青年中路交通導改至圍擋南側，保持雙向四車道；北側城山路交通保持原狀。率先施工圍擋范圍內的地連墻、逆作車站頂板、一孔半剛構橋和東側圍擋范圍內的地墻及鋪蓋。

二期：恢復已建剛構橋河流，將城山路交通導改至逆作頂板和剛構橋上，保持雙向兩車道，利用北側綠地和道路作為施工圍擋，將青年路交通完全導改至圍擋南側，保持雙向四車道，二期施工車站圍護、基坑和主體結構。

三期：易家橋一二期合攏，恢復青年路交通，利用拆遷空地，施工附屬圍護、基坑及結構。

2.3 橋梁結構設計

橋梁采用多跨連續門式剛構橋設計，鋼筋混凝土結構，主梁采用局部變截面設計，梁高從0.7～1.7 m，變高處采用半徑2.5 m圓弧過渡，橋臺側墻厚度0.7 m，中墩厚度0.6 m，基礎厚度0.8 m。

通過建立實體模型(見圖4)，對橋梁各分期進行計算。通過計算和現場實際監測情況，全橋滿足了導改期、成橋運營期結構承載力和正常使用要求，最大彎矩3 625 kN·m，最大剪力1 779 kN,最大裂縫0.133 mm，全橋經濟指標：混凝土2.18 m3/m2，普通鋼筋378.4 kg/m2。

圖4 橋梁計算模型

3 橋梁抗震設計

由于橋梁和主體車站采用分離式設計，橋梁相對于主體車站處于頂部，且由于橋梁與車站剛度相差較大，故對地震工況下的橋梁抗滑移進行驗算，對橋梁結構采用MIDAS進行整體建模分析，基礎剛度采用彈性支承模擬，采用多振型反應譜法進行計算，E1，E2地震作用采用CJJ 166—2011《城市橋梁抗震設計規范》所給出的水平設計加速度反應譜，通過動力特性分析，縱向和橫向累積振型參與質量分別達到99.87%和99.99%。

順橋向地震力主要由門式剛構橋整體承受，對E1及E2地震作用下的強度進行驗算,滿足要求,如表1所示。

表1 橋墩內力

根據有限元模型分析結果，橫橋向E2地震作用下橋墩臺水平反力13 274 kN，豎向反力9 642 kN，橫橋向水平地震作用，由車站與橋梁基礎間摩擦力和抗震封邊梁共同承受，抗震承載力為26 174.4 kN，安全系數為1.97，滿足橫橋向抗滑移要求。

4 結語

橋站合建中，市政橋梁與逆作法地鐵車站共同實施、分離式的設計案例較少，但在多種限制條件因素下存在類似工程。本文對分期安排、設計情況、抗震設計等設計方案進行總結和分析，提出了分離式-逆作法車站合建的設計方法，對類似工程均有一定的參考意義。