站橋同位合建上蓋鋼箱梁“π”形支架門吊架設(shè)技術(shù)

趙 勝

(中鐵隧道集團(tuán)北京中鐵隧建筑有限公司，北京 100022)

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，我國(guó)加快了城市交通設(shè)施的建設(shè)［1］。面臨繁華城區(qū)，由于道路兩側(cè)高樓鱗次櫛比，造成既有空間走廊極其狹窄現(xiàn)狀無(wú)法改變，基于“最小限度占用土地資源及建立無(wú)縫接駁立體交通體系”理念［2］，軌道交通、市政道橋同期同位合建方案，共用一個(gè)走廊，上下共線順行［3］，既能減少拆遷量、避免管線二次遷改，更能縮短總工期、節(jié)約總投資，為地下、地上空間結(jié)合開發(fā)提出了很好的解決途徑。

關(guān)于站橋合建工程實(shí)例國(guó)內(nèi)外較多，主要為先橋后站和先站后橋2種形式，但站橋同期，尤其是高架箱梁橋與地鐵明挖站同期同位分離式合建工程［4］實(shí)屬罕見。合肥市南北高架一號(hào)線Ⅰ標(biāo)的地鐵蕪湖路站與市政高架橋采用了同位合建方案，上蓋連續(xù)鋼箱梁通過墩柱直接置于地鐵站頂板之上，車站立柱將頂板荷載傳至柱下樁基，形成地鐵站、高架橋同位分離式組合體［5］。由于車站及其上蓋高架橋均為小半徑曲線，其鋼箱梁的架設(shè)利用了車站柱網(wǎng)、采用π形支架、配以高位門吊，其架設(shè)方案安全、快速、經(jīng)濟(jì)，很好地解決了繁華城區(qū)既有道路有限空間內(nèi)架設(shè)小半徑曲線鋼箱梁的施工難題。

1 工程概況

合肥南北高架一號(hào)線Ⅰ標(biāo)包含南北高架Ⅰ標(biāo)及軌道交通一號(hào)線兩明挖車站。為了減少軌道交通一號(hào)線全面開工對(duì)剛竣工并開放交通的馬鞍山路的再次影響，市政高架橋與地鐵明挖站采取同期同位合建方案，相鄰區(qū)間畔行于高架橋樁之間，盾構(gòu)施工，站內(nèi)過站。由于采取全路面封堵施工，合同明確工期僅為15個(gè)月，這對(duì)有限空間內(nèi)上下立體交叉作業(yè)提出了高效、快速的施工要求，尤其是蕪湖路車站上蓋鋼箱梁為“S”形小半徑反向曲線，工期壓力更大。

1.1 周邊環(huán)境

蕪湖路車站位于馬鞍山路與蕪湖路十字交口南側(cè)。馬鞍山路為南北向主干道，現(xiàn)狀雙向4車道，規(guī)劃道路紅線寬60 m。蕪湖路為東西向次干道，現(xiàn)狀雙向4車道。周邊有在建萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)、雨花公寓又一居、美菱集團(tuán)宿舍。2條道路地處城市中心地帶，交通擁堵，周邊高層建筑眾多，車流量大。地下管線密集，錯(cuò)綜復(fù)雜。

1.2 地質(zhì)水文

在建場(chǎng)地地層自上而下劃分為人工堆積層(Qlm)、第四紀(jì)全新世沖洪積層(Qal+pl4)、第四紀(jì)晚更新世沖洪積層(Qal+pl3)、白堊紀(jì)基巖4個(gè)大層。

站址范圍實(shí)測(cè)到一層地下水，為弱承壓水(水頭埋深5.98～9.58 m，水頭標(biāo)高4.44～8.40 m，含水層主要為粉土②2層與粉土③2層)。

1.3 設(shè)計(jì)概況

蕪湖路站主體為地下二層三跨結(jié)構(gòu)，鉆孔間隔樁+內(nèi)支撐支護(hù)，樁間設(shè)止水帷幕，明挖順作法施工。外皮長(zhǎng)157.9 m，標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)寬22.1 m，高15.95 m，頂板覆土厚3.2～4.0 m。

上蓋橋梁上部結(jié)構(gòu)為斜腹板單箱五室連續(xù)鋼箱梁。梁頂、底面全寬分別為23.00 m和13.75 m，兩側(cè)各懸臂3.29 m，鋼材材質(zhì)Q345qD。曲線段梁2.28 m等高設(shè)置，頂、底板為空間扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。為了滿足抗傾覆要求，在梁端、中支點(diǎn)6 m范圍內(nèi)設(shè)40 kN/m3配重混凝土。橋面為正交異性板結(jié)構(gòu)，普通斷面頂板厚16 mm，支點(diǎn)斷面變厚為36 mm，頂板設(shè)U型加勁肋縱肋，底板設(shè)一字形加勁縱肋。

鋼筋混凝土橋墩為2根1.5 m×1.8 m矩形墩，墩頂設(shè)系梁。墩柱基礎(chǔ)除16#墩下接7.5 m×7.5 m×2.5 m鋼筋混凝土承臺(tái)+4×φ1.8 m鉆孔灌注樁基，其余均為二級(jí)擴(kuò)大基礎(chǔ)，階高1.25 m，平面尺寸分別為7.5 m×3.8 m、9.5 m×5.8 m，直接浮放于地鐵站頂面，四周設(shè)置限位結(jié)構(gòu)。

站橋同位分離式合建具體見圖1和圖2。

2 架設(shè)方案

由于蕪湖路站位于市政主干道交叉口附近，場(chǎng)地極其有限，采取設(shè)計(jì)圖紙明確的滿堂支架方案無(wú)法提供大型吊車站位，若采用橫向分次架設(shè)則會(huì)影響支架整體穩(wěn)定性及曲線鋼箱梁安裝精度，且不能實(shí)現(xiàn)平行高效作業(yè)。

在車站主體柱網(wǎng)位置布設(shè)鋼管柱，上部設(shè)置型鋼橫梁，形成“π”形支架體系，通過剪刀撐連成整體，并設(shè)置安裝胎架，利用車站主體圍護(hù)樁冠梁原有軌道安設(shè)一個(gè)50 t高位門吊，鋼梁縱向分段，以考慮支架簡(jiǎn)支承載，橫向分為7塊，中間5塊通過車站端頭橋梁翼緣板下方喂梁、門吊提升平移架設(shè)，輔以臨時(shí)匹配件及馬板承力架進(jìn)行鋼箱梁分塊分段定位、臨時(shí)點(diǎn)焊，主梁橫向成形后進(jìn)行焊接，實(shí)現(xiàn)了吊梁、架梁、焊梁平行流水施工(見圖3)。本聯(lián)主梁完成后，利用汽吊架設(shè)整聯(lián)兩側(cè)翼緣板。

圖3 “π”形支架門吊架設(shè)示意圖Fig.3 π-shaped support

“π”形支架聯(lián)合門吊架設(shè)方案具備以下特點(diǎn):1)支架兼?zhèn)涑兄丶暗跹b作用，按照“對(duì)應(yīng)地鐵車站柱網(wǎng)搭設(shè)π形支架、門吊提升平移架設(shè)上蓋鋼梁;分段縱向單向、分塊由中及側(cè)”原則進(jìn)行施工。2)克服了“S”形小半徑反向曲線反超高的空間扭曲結(jié)構(gòu)曲線擬合難、安全風(fēng)險(xiǎn)大等困難。3)利用下臥地鐵車站柱網(wǎng)及樁頂冠梁，支架簡(jiǎn)單可靠、門吊快速安全，形成吊梁、架梁、焊梁平行流水作業(yè)，安全、經(jīng)濟(jì)、適用。4)與滿堂支架汽吊架設(shè)相比，更加簡(jiǎn)單、精確且安全、快速。

3 支架體系安全性分析

“π”形支架體系由臨時(shí)支墩(鋼管柱)、橫梁、連接系、高度調(diào)節(jié)裝置(原位胎架)和小分配梁組成。

3.1 臨時(shí)支墩穩(wěn)定性驗(yàn)算

臨時(shí)支墩由φ 609 mm、t=16 mm的鋼管組成，材質(zhì)為Q235A，其截面特性如下:I=πD4(1-α4)/64=3.14×604×(1-0.954)/64=117 946.2 cm4;α=d/D=570/600=0.95;A =πD2(1-α2)=3.14×602×(1-0.952)=1 102.14 cm2;i=(I/A)1/2=(117 946.2/1 102.14)1/2=10.345 cm。

臨時(shí)支墩的壓桿類型為兩端固定的壓桿，其u1=0.5l;λp=(π2E/σp)1/2=(3.142×206 ×103/200)1/2=100.77;λs=(a-σs)/b=(303-235)/1.12=60.7;λ =u1/i=1/2 ×679.5/10.345=32.8;λ ＜ λs，支墩為粗短桿，不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)。

3.2 橫梁強(qiáng)度驗(yàn)算

橫梁由4×I45a雙拼組成，材質(zhì)為Q235A。先根據(jù)縱向支架布置圖(見圖4)中所承受鋼梁重量，求出各支墩所承受荷載?？芍?，c處荷載最大，選用c處立柱進(jìn)行安全性驗(yàn)算。Fa=507×103N，F(xiàn)b=1 140×103N;Fc=1 487×103N。由于支墩的距離很近，可近似看作均布載荷，即:q=Fc/l=1 487×103/13.671=108 770.39 N/m。

圖5為簡(jiǎn)化c截面處布置圖，可分別得出c1、c22處支墩所承受的荷載。

由平衡方程得:Fc1=977 915.2 N，F(xiàn)c2=509 301 N;

則橫梁Mmax=1 334 188.97 N·m;

I=4［I1+(h/2)2× A］=4×(56 100+22.52×157.4)=543 135 cm4;

Wx=I/h/2=543 135/45=12 069.67 cm3;

σmax=Mmax/Wx=1 334 188/12 069=110.5 MPa。

因?yàn)棣襪ax＜［σ］=σs/1.5=235/2=117.5 MPa，所以橫梁的強(qiáng)度滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。

3.3 臨時(shí)支墩強(qiáng)度驗(yàn)算

臨時(shí)支墩的最大彎矩為:

Mmax= ql2/8+Mcl=108 770.39×5.52/8-108 770.39×5.52/19.413=241 798.3 N·m;

Wx2=πD3(1-α4)/32=3.14×603×(1-0.954)/32=3 931.54 cm3;

σmax=σ1+σ2=Mmax/Wx2+Fc1/A=241 798.3/3 931.54+977 915.2/1 102.14 ×10-2=70.37 MPa。

因?yàn)棣襪ax＜［σ］=σs/2=235/1.5=117.5 MPa。

所以立柱的強(qiáng)度滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。

從以上驗(yàn)算可看出，“π”形支架方案滿足強(qiáng)度以及穩(wěn)定性要求，是安全可行的。

4 架設(shè)流程

4.1 箱梁總體施工步序

施工準(zhǔn)備—工廠箱梁加工成形—后場(chǎng)驗(yàn)收—支解運(yùn)至前場(chǎng)—門吊安裝—“π”形支架及施工棧道搭設(shè)—墩頂支座安設(shè)—箱梁主體架設(shè)、焊接—翼緣板架設(shè)焊接—焊接成橋—配重混凝土澆注—支座固定—拆除支架—橋面系施工。

4.2 “π”形支架門吊架設(shè)鋼箱梁施工步序

總原則為“先橫向后縱向，先主箱后翼緣”，即先由中間到兩側(cè)架設(shè)箱梁某一縱段主體橫向的中間5個(gè)節(jié)段，再沿橋長(zhǎng)方向依次架設(shè)，由高位門吊完成所有箱梁主體后，由汽吊架設(shè)兩側(cè)翼緣板，每節(jié)段形成架梁、焊梁的平行作業(yè)［6］。

支架架設(shè)施工流程為:臨時(shí)支墩拼裝及主橫梁焊接—支架基礎(chǔ)位置放樣—膨脹螺栓固定鋼管柱—主橫梁安裝—連接系安裝—設(shè)置高度調(diào)節(jié)裝置—支架兩側(cè)設(shè)置施工棧道—現(xiàn)場(chǎng)原位拼裝箱梁形成。

1)分段方案。根據(jù)支架跨度，將整聯(lián)鋼箱梁縱向分為6段、橫向分為7塊，每塊重量小于門吊擔(dān)載，確保起吊工具工作能力及“π”形支架承載及每節(jié)段簡(jiǎn)支承載。

2)橫向架設(shè)順序。先架設(shè)橫向中間段即H4梁端，再對(duì)稱架設(shè)兩邊的梁段。

①架設(shè)H4梁段，翼緣板下方喂梁，用50 t龍門吊提升平移架設(shè)，使H4節(jié)段中心線標(biāo)記線對(duì)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總裝支架中心線就位(見圖6)。

圖6 架設(shè)H4梁段Fig.6 Installation of H4 girder

圖7 架設(shè)H3、H5梁段Fig.7 Installation of H3 girder and H5 girder

圖8 架設(shè)H2、H6梁段Fig.8 Installation of H2 girder and H6 girder

圖9 架設(shè)H1、H7梁段Fig.9 Installation of H1 girder and H7 girder

3)縱向架設(shè)順序?？v向架設(shè)順序定為Ⅱ—Ⅰ—Ⅲ—Ⅳ—Ⅴ—Ⅵ，即先架設(shè)第Ⅱ節(jié)段，再利用臨時(shí)匹配件和馬板架設(shè)第Ⅰ節(jié)段，最后依次架設(shè)第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ節(jié)段(見圖10)，縱向每節(jié)段架設(shè)完成后檢測(cè)標(biāo)記是否對(duì)應(yīng)再進(jìn)行下段架設(shè)，下段定位好后再進(jìn)行上節(jié)段焊接。

圖10 鋼箱梁縱向架設(shè)施工順序圖Fig.10 Installation procedure of steel box girder in longitudinal direction

4.3 操作要點(diǎn)

4.3.1 支架體系

1)臨時(shí)支墩安裝。①采用多節(jié)φ609，t=16 mm鋼管柱，用M22高強(qiáng)螺栓連接拼接而成。②在車站頂板上面正對(duì)立柱位置定位臨時(shí)支墩(臨近橋梁墩柱處設(shè)置在擴(kuò)大基礎(chǔ)上)。③用汽車吊將拼接好的鋼管柱吊至安設(shè)位置，對(duì)應(yīng)法蘭盤上螺栓孔打孔，用M22膨脹螺栓固定。

2)連接系安裝。采用I30b用交叉法將臨時(shí)支墩橫、縱向連接一體，必要時(shí)橫向兩側(cè)設(shè)斜撐穩(wěn)固懸臂部分。

3)橫梁安裝。由4×I45a雙拼密貼焊接而成，與鋼管柱、斜撐之間焊接連接。安裝完成后在橫梁兩側(cè)設(shè)置施工棧道，確保行走方便。

4.3.2 鋼梁支座安裝

1)質(zhì)量檢查。材質(zhì)和精度符合要求，同時(shí)對(duì)外觀、組裝后輪廓尺寸復(fù)核。

2)支座安裝。把支座用錨固螺栓連接在墩柱頂上，將支座墊板置于支座上。

4.3.3 鋼箱梁拼裝

4.3.3.1 運(yùn)輸

為了防止在運(yùn)輸和吊裝過程中發(fā)生變形，在箱體內(nèi)部裝焊臨時(shí)剛性支撐并設(shè)置防傾覆裝置。

4.3.3.2 定位與測(cè)量

1)縱向滑移。考慮到日照導(dǎo)致梁段陰、陽(yáng)面溫度不一致而產(chǎn)生變形，臨時(shí)支墩墊板采用50 mm鋼板+聚四氟乙烯板+20 mm鋼板組合，即臨時(shí)支墩可以補(bǔ)償縱向滑移以免架設(shè)立柱受到彎矩。

2)梁段定位。為保證安裝精度，首先在梁段上做出十字經(jīng)緯線，然后用全站儀在臨時(shí)支墩上打出對(duì)應(yīng)經(jīng)緯線，架設(shè)時(shí)保證2經(jīng)緯線重合。

4.3.3.3 梁段吊裝

1)吊具選擇。選擇適合鋼梁尺寸和重量的鋼絲繩，利用卸扣、吊鉤等工具，通過吊耳孔進(jìn)行梁段吊裝。吊裝設(shè)備有50 t門吊、50 t汽車吊、30 t汽車吊。門吊橫跨車站主體結(jié)構(gòu)，安設(shè)在兩側(cè)樁頂冠梁行走軌道上，汽車吊布設(shè)在兩側(cè)，配合吊裝。

2)吊點(diǎn)及吊耳。一般設(shè)置4個(gè)吊點(diǎn)，為了防止在吊裝過程中受力不均，吊點(diǎn)布置要考慮梁段重心進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算。吊耳采用40 mm厚鐵板制作，強(qiáng)度滿足最重梁段吊裝要求，內(nèi)孔設(shè)成倒圓角，以免對(duì)鋼絲繩損壞，與梁段頂板坡口溶透焊接。

4.3.3.4 鋼箱梁焊接

1)焊接順序。下一節(jié)段拼裝線形檢驗(yàn)合格后，把上一節(jié)段內(nèi)隔板與頂、底板環(huán)焊縫補(bǔ)齊，再進(jìn)行橫向節(jié)段縱向焊縫對(duì)接，然后進(jìn)行縱向節(jié)段間環(huán)向焊縫焊接，最后焊接面、底板縱肋嵌補(bǔ)段，先焊縱肋嵌補(bǔ)段間對(duì)接焊縫，后焊縱肋與面、底板間組合焊縫。焊接時(shí)在施工區(qū)域設(shè)擋風(fēng)屏、遮雨棚等，各跨及各節(jié)段之間縱向焊接順序與架設(shè)順序一致。

2)焊接方法。有埋弧自動(dòng)焊、氣體保護(hù)焊，手工電弧焊3種。完成后對(duì)焊縫進(jìn)行打磨以達(dá)到焊縫驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

4.3.3.5 配重混凝土

為確保梁體穩(wěn)定，在梁端、中支點(diǎn)6 m范圍內(nèi)配容重不小于40 kN/m3的重晶石混凝土，配重段滿足頂板檢測(cè)及維修要求。配重混凝土澆筑按照先中間后兩端順序緩慢均勻澆筑。

4.3.3.6 支架拆除

按先中間后兩邊順序，先拆除中間鋼管柱，使梁段重量落在墩柱上，再安全拆除兩邊鋼管柱。

5 鋼箱梁施工對(duì)車站結(jié)構(gòu)影響分析

5.1 計(jì)算模型

針對(duì)蕪湖路車站，運(yùn)用SAP2000有限元分析軟件，考慮結(jié)構(gòu)上有通過臨時(shí)支墩傳遞的橋梁上部荷載，按照荷載-結(jié)構(gòu)-彈性抗力模型進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，為強(qiáng)度檢驗(yàn)提供依據(jù)?？紤]到臨時(shí)支墩荷載位置隨施工過程而變化，而且車站結(jié)構(gòu)是典型的空間結(jié)構(gòu)，建立了三維計(jì)算模型(圖11)，圖中箭頭為施工第一步加載位置。

圖11 結(jié)構(gòu)計(jì)算模型Fig.11 Structural calculation model

5.2 施工階段荷載

根據(jù)縱向架設(shè)順序，每次鋼箱梁架設(shè)時(shí)臨時(shí)支墩上的荷載如表1所示。

車站主體結(jié)構(gòu)所在土層主要為黏土，采取水土合算方法進(jìn)行水土壓力計(jì)算，施工階段結(jié)構(gòu)上的水土壓力、設(shè)備荷載圖示及數(shù)值如表2及圖12所示。

表1 各施工步臨時(shí)支墩荷載Table 1 Loads on temporary piles in different stages

表2 施工階段結(jié)構(gòu)荷載Table 2 Loads on different structures in construction phase

圖12 施工階段荷載計(jì)算圖示Fig.12 Sketch of calculation of loads in construction phase

5.3 施工階段結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析

將上部橋梁施工分為7個(gè)階段，分別計(jì)算每一階段的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和結(jié)構(gòu)變形，分析施工過程中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化規(guī)律。

5.3.1 車站縱梁內(nèi)力分析

頂、中、底縱梁在支座及跨中彎矩最大值變化如圖13所示。

據(jù)圖可知，車站上部橋梁施工對(duì)頂縱梁彎矩影響較大，其中頂縱梁在上部臨時(shí)支墩拆除后(工況Ⅶ)最大彎矩有較大增加，而中縱梁內(nèi)力變化很小。底縱梁內(nèi)力在前6個(gè)工況變化較小，其支座處彎矩在橋梁臨時(shí)支墩拆除后(工況Ⅶ)有較大增加，此時(shí)為其最不利工況。

由于各縱梁在支座及跨中的彎矩相對(duì)較大，其安全系數(shù)均受抗彎控制。根據(jù)各縱梁截面尺寸及其配筋，由公式 Mu= a1fcbx(h0-x/2)+f'yA's(h0-a's)(2a's≤x≤ξbh0)或Mu=fyAs(h0-a's)(x≤2a's)求得各縱梁在支座及跨中的彎矩極限承載力。

在最不利工況下，各縱梁在支座及跨中的抗彎安全系數(shù)如表3所示。

圖13 縱梁各工況彎矩變化Fig.13 Bending moments of top longitudinal beam，intermediate longitudinal beam and bottom longitudinal beam

表3 縱梁安全系數(shù)表Table 3 Safety coefficient of longitudinal beam

5.3.2 車站中柱內(nèi)力分析

在上部橋梁各施工階段中，鋼管混凝土柱和普通混凝土柱的軸力分布及最大軸力的變化如圖14和圖15所示。

圖15顯示車站中柱內(nèi)力的最大值隨著上部橋梁的施工整體呈上升趨勢(shì)。

圖14 車站中柱軸力分布示意圖Fig.14 Distribution of axial forces of station column

圖15 車站中柱軸力變化圖Fig.15 Variations of axial forces of station column

值得注意的是，鋼管混凝土柱和普通混凝土柱在施工過程中的荷載分?jǐn)傋兓?guī)律的不同:由于施工中先有臨時(shí)支墩承受并傳遞上部橋梁結(jié)構(gòu)荷載，在施工前2個(gè)階段，普通混凝土立柱內(nèi)力大于鋼管混凝土立柱，鋼管混凝土立柱最大軸力從工況Ⅲ開始大于普通混凝土立柱。鋼管混凝土立柱軸力在橋梁臨時(shí)支墩拆除后(工況Ⅶ)達(dá)到最大值5 118.87 kN，而普通混凝土立柱最大軸力在上部箱梁結(jié)構(gòu)全部架設(shè)完、臨時(shí)支撐拆除前(工況Ⅵ)達(dá)到極值4 334.73 kN。

根據(jù)GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》［7］和CECS 28—90《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》［8］，可求得各柱的極限受壓承載力，由此得到2種柱在最不利工況下的安全系數(shù)(見表4)。結(jié)果表明，2種柱均能較好地滿足安全要求。

表4 車站中柱安全系數(shù)表Table 4 Safety coefficient of station column

5.3.3 車站板殼結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析

在本工程中不管是臨時(shí)支墩還是橋墩都是直接安放在車站頂板上，車站頂板受上部施工影響較大，通過計(jì)算，在上部橋梁各施工階段，各層站板的彎矩分布如圖16所示。

對(duì)各板內(nèi)力進(jìn)行分析，其各截面安全系數(shù)均受抗彎控制，得出各板在施工過程中支座、跨中最大彎矩變化如圖17所示。

由圖16和圖17可以看出，上部橋梁施工過程對(duì)車站頂板內(nèi)力影響最大，工況Ⅶ時(shí)其內(nèi)力達(dá)到最大。車站中板和底板最大彎矩變化幅度并不太大，其中底板最大彎矩在工況Ⅵ時(shí)達(dá)到最大，為其最不利工況。根據(jù)各層板受力特點(diǎn)，選擇各板受力最為不利截面，車站各層板安全系數(shù)如表5所示。

由表5可知，在車站上部橋梁施工階段，車站各層站板均能較好地滿足安全要求。而中板由于厚度小，且配筋少，其極限承載能力較小，中板支座處為結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)截面。

表5 車站板安全系數(shù)表Table 5 Safety coefficient of the station plates

綜合以上分析，橋梁施工階段車站中縱梁支座處與中板結(jié)構(gòu)在橋梁臨時(shí)支墩拆除后(工況Ⅶ)結(jié)構(gòu)受力最不利，安全系數(shù)分別為3.28，1.58;普通混凝土立柱安全系數(shù)普遍較鋼管混凝土柱低，其在上部箱梁結(jié)構(gòu)全部架設(shè)完、臨時(shí)支撐拆除前(工況Ⅵ)，安全系數(shù)達(dá)到最小值(4.05)。

采用“π”形支架，臨時(shí)支撐與下部車站柱網(wǎng)重合，車站結(jié)構(gòu)各構(gòu)件均能滿足安全性要求。

6 結(jié)論與討論

1)地鐵車站、市政高架同位合建方案，占地面積最小，對(duì)既有管線影響較小，以車站結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，不另設(shè)獨(dú)立樁基和承臺(tái)，高架橋不影響車站功能，高架橋?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)形式，對(duì)景觀不產(chǎn)生影響。實(shí)現(xiàn)了高架橋、市政道路、地鐵車站三者和諧統(tǒng)一。

2)“π”形支架由于臨時(shí)支撐與下部車站柱網(wǎng)重合，車站結(jié)構(gòu)各構(gòu)件均能滿足安全性要求。其聯(lián)合高位門吊架設(shè)鋼箱梁能夠克服場(chǎng)地極其狹小的困難，尤其能夠保證小半徑反向曲線鋼梁空間扭曲結(jié)構(gòu)的高精度擬合及安全性。

3)由于站橋同位分離式合建，上蓋鋼箱梁直接“浮放”于下臥地鐵車站頂板之上，雖頂板設(shè)有限位裝置，但橋梁橫向偏載影響較大。另外，車站結(jié)構(gòu)和高架橋基礎(chǔ)作為整體結(jié)構(gòu)考慮，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，地鐵車站的相對(duì)沉降及不均勻沉降會(huì)對(duì)橋梁產(chǎn)生不利影響。

目前，我國(guó)諸多城市大建設(shè)跨步向前，站橋同位合建理念及一次性快速施工原則具有很好的創(chuàng)新性和推廣價(jià)值，其技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)可為今后全國(guó)城市規(guī)劃與建設(shè)提供借鑒參考。

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