跨座式單軌高架車站結(jié)構(gòu)設(shè)計探討

宋志鵬

摘要：跨座式單軌是指通過單根軌道來支撐、穩(wěn)定和導(dǎo)向，車體騎跨在軌道梁上運(yùn)行的鐵路。跨座式單軌特點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)、噪聲低、轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力強(qiáng)，適用于中、小運(yùn)量的軌道交通系統(tǒng)，該系統(tǒng)在國內(nèi)外很多城市被采用。文章對跨座式單軌高架車站結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：跨座式單軌；高架車站；結(jié)構(gòu)設(shè)計；軌道梁；鐵路運(yùn)輸；軌道交通系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U279 文章編號：1009-2374（2016）14-0007-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.004

隨著蕪湖市軌道交通建設(shè)規(guī)劃（2016～2020年）通過國務(wù)院審批，2020年蕪湖將建成全長近47公里的軌道交通1、2號線，全線均采用跨座式單軌車輛系統(tǒng)?？缱絾诬壴靸r較低，建設(shè)工期較短且具有爬坡能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)彎半徑小、噪音低、振動小、景觀效果好等優(yōu)點(diǎn)。

跨座式單軌高架車站結(jié)構(gòu)形式應(yīng)滿足建筑功能和使用要求，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)安全可靠、構(gòu)造簡潔、經(jīng)濟(jì)合理，并應(yīng)具有良好的整體性、可延性和耐久性的要求。車站結(jié)構(gòu)應(yīng)分別按施工階段和使用階段進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計算，并保證有足夠的承載力、剛度及穩(wěn)定性。

本文以重慶軌道交通3號線某站為例闡述跨座式單軌高架車站的設(shè)計要點(diǎn)。鴛鴦?wù)臼侵貞c市城市軌道交通三號線二期工程的第四個站，車站南接園博園站，北接金童路站，為高架三層側(cè)式站臺車站。車站采用獨(dú)柱墩“干”字形（建橋合一）結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)段線間距為4.8m，有效站臺寬度為3.0m，有效站臺長為120m，車站總長為122.20m，標(biāo)準(zhǔn)段寬為20.95m。

1 跨座式單軌高架車站結(jié)構(gòu)形式分類

跨座式單軌高架車站按結(jié)構(gòu)類型可以分為門式鋼架結(jié)構(gòu)、橋式結(jié)構(gòu)和獨(dú)柱結(jié)構(gòu)（雙層或多層）。由于獨(dú)柱車站較路中兩柱車站對景觀影響相對較小，被越來越多地使用于軌道交通中，如南京地鐵路1號線部分路中站，重慶軌道交通2、3、6號線路中站，南京地鐵1號線南延線部分路中站均采用了這種結(jié)構(gòu)形式。

這類獨(dú)柱結(jié)構(gòu)形式的高架車站適用于站房、站廳及設(shè)備管理用房設(shè)置在城市主干道之上，站房結(jié)構(gòu)的墩柱坐落于城市主干道路中的綠化帶或隔離帶內(nèi)的車站。人行天橋簡支于車站站廳層縱梁之上。

根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際情況來看，獨(dú)柱結(jié)構(gòu)的跨座式單軌高架車站墩柱尺寸通常不會大于2m，一般城市主干道的綠化帶或隔離帶完全可以滿足其尺寸要求，不會影響道路交通，所以今年來工程普遍采用“干”字型獨(dú)柱。預(yù)應(yīng)力軌道梁、站臺雨棚柱、站臺站廳縱梁等結(jié)構(gòu)構(gòu)件等直接或間接作用在“干”字型獨(dú)柱的橫梁上，則車站柱網(wǎng)布置整齊、規(guī)則，利于建筑功能的合理利用且車站內(nèi)取消橋梁柱墩，采用框架柱替代，增加了站廳層及橋下空間的平面面積，提高了使用率。

高架車站結(jié)構(gòu)常常是建筑結(jié)構(gòu)與橋梁結(jié)構(gòu)融合在一起的結(jié)構(gòu)體系，在框架式高架車站結(jié)構(gòu)設(shè)計中，根據(jù)直接承受列車荷載的軌道梁和建筑結(jié)構(gòu)的連接方式的不同，可以考慮“建橋合一”與“建橋分離”兩種結(jié)構(gòu)受力體系。兩種結(jié)構(gòu)受力體系分別有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

“建橋合一”結(jié)構(gòu)形式是指軌道梁直接支承在車站橫梁上，支承軌道梁的橫梁、支承橫梁的墩柱及基礎(chǔ)受到列車動荷載很大影響的車站結(jié)構(gòu)形式。

對“建橋合一”結(jié)構(gòu)類型的車站，預(yù)應(yīng)力軌道梁和與預(yù)應(yīng)力軌道梁簡支的“干”字型結(jié)構(gòu)的橫梁、墩柱等構(gòu)件及基礎(chǔ)，應(yīng)按照《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)定》（TB 10002.1-2005）中第4節(jié)列出的設(shè)計荷載及組合方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。站臺層梁板柱及雨棚等則可以按照建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。

“建橋分離”結(jié)構(gòu)形式是指高架區(qū)間橋在車站范圍內(nèi)連續(xù)，并與車站結(jié)構(gòu)（站臺和站廳的梁、板、柱及基礎(chǔ)）完全脫開，各自形成獨(dú)立的結(jié)構(gòu)受力體系的車站結(jié)構(gòu)形式。

高架結(jié)構(gòu)車站應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)形式對城市景觀的影響；高架站的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)根據(jù)使用功能要求，結(jié)合站點(diǎn)周邊環(huán)境、城市規(guī)劃、道路交通、地下管線及工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件等對結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式進(jìn)行綜合比選確定；車站結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮軌道梁、供電、通信、給排水、空調(diào)等各系統(tǒng)設(shè)備及管線的設(shè)置，為接口預(yù)留條件。車站站位應(yīng)在選定的線路走向基礎(chǔ)上，根據(jù)車站所在周邊的環(huán)境條件，確定車站的工法和主體位置，依據(jù)相應(yīng)車站類型，合理布置車站出入口、天橋等附屬設(shè)施。

2 單軌高架車站結(jié)構(gòu)形式選擇應(yīng)考慮的主要因素

高架車站按照不同的分類原則可以分為二層車站、三層車站、多層車站；側(cè)式車站、島式車站、雙島車站、一島一側(cè)車站、一島兩側(cè)車站；標(biāo)準(zhǔn)站、折返站；一般站、換乘站；中間站、終點(diǎn)站；路中站、路側(cè)站等。其中車站分類原則如下：

2.1 按與城市道路位置關(guān)系劃分

跨座式單軌高架車站根據(jù)線路與城市道路的位置關(guān)系可分為路中高架站及路側(cè)高架站。

路中高架站利用的是道路上空，故其占地較小，節(jié)約土地資源。為保證道路的通行能力，其均為三層站；路側(cè)高架站位于道路一側(cè)，故對城市道路的壓迫感較小，環(huán)境景觀好，可與周邊土地整合開發(fā)，形成交通綜合體的上蓋物業(yè)。除非受區(qū)間線路標(biāo)高影響，車站多為雙層站。

2.2 按站臺形式劃分

跨座式單軌車站根據(jù)站臺形式的不同，主要分為島式站臺與側(cè)式站臺。

島式站臺指的是站臺位于車站中部，線路位于站臺左右兩側(cè)的車站類型。島式站臺總寬度較側(cè)式站臺要小，且與站臺相關(guān)的設(shè)備購置較少，可降低工程造價及營運(yùn)成本。島式站臺較易于監(jiān)控管理，同時便于乘客靈活選擇出行方向，方便使用。島式站臺的缺點(diǎn)就是站臺面積相對較小，因而造成了旅客行走不便及改擴(kuò)建等

問題。

側(cè)式站臺是指軌道在中央，而站臺就在左右兩側(cè)的設(shè)計。由于站臺僅有一個方向的線路，故客流導(dǎo)向性強(qiáng)；由于站臺面積不受軌道限制，因此只要周邊環(huán)境許可，站臺擴(kuò)建不影響線路通行。側(cè)式站臺由于被線路分隔，因此乘客必須要利用上下層通道才能往返兩站臺

之間。

將島式站臺與側(cè)式站臺進(jìn)行不同的組合以解決多線換乘問題就形成了雙島式車站、一島一側(cè)式車站、一島兩側(cè)式車站等多種形式。

3 荷載取值

目前對于“建橋合一”結(jié)構(gòu)形式的高架車站，結(jié)構(gòu)設(shè)計既要滿足《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，對直接承受行車部分傳來的荷載的主要構(gòu)件，主要為承受預(yù)應(yīng)力軌道梁傳來的荷載，同時必須滿足《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》。預(yù)應(yīng)力軌道梁、“干”字型結(jié)構(gòu)體系的橫梁、墩柱及基礎(chǔ)需按《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，其余構(gòu)件則按《建筑結(jié)構(gòu)荷載》規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。

鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范采用容許應(yīng)力法，其設(shè)計荷載按主力（經(jīng)常作用的）、附加力（不經(jīng)常發(fā)生的）及特殊荷載（災(zāi)害性的）的組合得出，根據(jù)容許應(yīng)力提高系數(shù)，要求構(gòu)件任何一點(diǎn)應(yīng)力不大于材料本身的容許應(yīng)力；建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范采用極限應(yīng)力法，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用狀態(tài)分別進(jìn)行荷載組合，并應(yīng)取各自的最不利的組合進(jìn)行設(shè)計。

跨座式單軌交通系統(tǒng)的荷載取值區(qū)別于《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》和《地鐵設(shè)計規(guī)范》之處在于增加了車檔的影響，這是跨座式單軌交通結(jié)構(gòu)所特有的，在進(jìn)行設(shè)計時應(yīng)予以考慮。

4 結(jié)語

現(xiàn)在國內(nèi)越來越多的城市采用跨座式單軌交通系統(tǒng)，因此能否在前期確定一個適用于本工程的高架車站結(jié)構(gòu)方案顯得尤為重要。從項目自身特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合文中提到的各種因素綜合考慮，將會為工程設(shè)計、施工、使用階段帶來事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)

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[4] 地鐵設(shè)計規(guī)范（GB 50157-2013）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

（責(zé)任編輯：黃銀芳）