鐵路橋梁規(guī)范和建筑規(guī)范在城市軌道交通高架車站結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

許小波

（鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，300251，天津∥工程師）

鐵路橋梁規(guī)范和建筑規(guī)范在城市軌道交通高架車站結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

許小波

（鐵道第三勘察設(shè)計院集團有限公司，300251，天津∥工程師）

通過介紹高架車站結(jié)構(gòu)的形式，分析鐵路橋梁規(guī)范與建筑規(guī)范的區(qū)別，并對軌道梁進行兩種規(guī)范的計算對比，說明了兩種規(guī)范在建橋結(jié)合的高架車站結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用方法。

城市軌道交通；高架車站；建橋結(jié)合；鐵路橋梁規(guī)范；建筑規(guī)范

Author'saddressThe3rd Railway Survey&Design Institute，Group Co.，Ltd.，300251，Tianjin，China

1 高架車站結(jié)構(gòu)形式概述

線路敷設(shè)在地面以上的車站稱為高架車站。高架車站結(jié)構(gòu)形式分為建橋分離式和建橋結(jié)合式兩種［1］。

1.1 建橋分離式高架車站

其軌道梁與車站結(jié)構(gòu)完全分開布置，形成獨立軌道梁（高架）橋，作為車站范圍內(nèi)的橋梁部分。車站的建筑結(jié)構(gòu)也為一獨立的結(jié)構(gòu)體系。

建橋分離式高架車站的優(yōu)點為：

1）該體系傳力途徑明確，各部分都有現(xiàn)成設(shè)計規(guī)范和專門結(jié)構(gòu)分析軟件，無未解決的結(jié)構(gòu)技術(shù)問題。

2）橋梁結(jié)構(gòu)和車站建筑結(jié)構(gòu)可以分別施工，不影響架橋機過站。

3）由于橋梁結(jié)構(gòu)與車站建筑結(jié)構(gòu)完全分開，列車通過車站時產(chǎn)生的振動直接由柱墩傳至地下，對車站建筑結(jié)構(gòu)部分無影響。

建橋分離式高架車站的缺點為：由于車站建筑結(jié)構(gòu)與橋梁結(jié)構(gòu)分開布置，使得車站的橫向體量較大，占地較多，不宜在路中布置。

1.2 建橋結(jié)合式高架車站

其軌道梁支承于車站橫框梁上，車站結(jié)構(gòu)不是單一建筑結(jié)構(gòu)，也不是單一的橋梁，而是一個建橋結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式。軌道梁的支座可以簡支于車站結(jié)構(gòu)橫梁上，也可以與橫梁剛結(jié)。

建橋結(jié)合式高架車站的優(yōu)點為：

1）車站結(jié)構(gòu)為一個整體的框架結(jié)構(gòu)，整體性和穩(wěn)定性較好。

2）柱網(wǎng)布置相對靈活，平面布局限制較少。

建橋結(jié)合式高架車站的缺點為：

1）該結(jié)構(gòu)體系要同時執(zhí)行鐵路橋梁規(guī)范及建筑規(guī)范，結(jié)構(gòu)分析比較復(fù)雜。

2）由于橋梁結(jié)構(gòu)與車站建筑結(jié)構(gòu)合為一體，因此列車通過車站時直接將振動傳給車站框架的各構(gòu)件，引起車站結(jié)構(gòu)的振動及產(chǎn)生較大的噪聲，對旅客的舒適度帶來一定的影響。

2 鐵路橋梁規(guī)范和建筑規(guī)范的區(qū)別

建橋結(jié)合的高架車站中，軌道梁、支承軌道梁的橫梁、支承橫梁的柱等構(gòu)件及基礎(chǔ)，須同時滿足鐵路橋梁規(guī)范及建筑規(guī)范。這兩種規(guī)范在以下各方面有諸多區(qū)別。

2.1 理論基礎(chǔ)

房屋建筑結(jié)構(gòu)是基于概率極限狀態(tài)法設(shè)計的。概率極限狀態(tài)法采用了多個分項系數(shù)。根據(jù)工程實

踐由統(tǒng)計概率方法確定分項系數(shù)，分別對于不同情況給出了不同的分項系數(shù)。諸多的分項系數(shù)從不同方面對結(jié)構(gòu)計算進行調(diào)整后，使結(jié)構(gòu)材料的作用得以充分發(fā)揮，結(jié)構(gòu)更加安全可靠。這些系數(shù)的確定影響到結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)、規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率（也即可靠度）。

而鐵路橋梁是采用容許應(yīng)力法進行設(shè)計。即采用了安全系數(shù)K來確定結(jié)構(gòu)的可靠度。這是由于在設(shè)計中起控制作用的因素往往是使用荷載下的疲勞破壞，故宜按彈性工作分析并取用較大的安全系數(shù)。

2.2 設(shè)計基準期

設(shè)計基準期為確定可變荷載代表值而選用的時間參數(shù)，根據(jù)GB 50153—2008《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標準》的規(guī)定，房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期為50年，鐵路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期為100年。

2.3 荷載分類

根據(jù)GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的規(guī)定，建筑結(jié)構(gòu)的荷載可分為三類（見表1）。

表1 建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范的荷載分類

根據(jù)GB 50157—2003《地鐵設(shè)計規(guī)范》和TB 10002.1—2005《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》的規(guī)定，橋梁結(jié)構(gòu)的荷載分類如表2所示。

表2 橋梁的荷載分類

2.4 預(yù)應(yīng)力計算

對于預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)，鐵路橋梁規(guī)范和建筑規(guī)范的計算思路有一定的區(qū)別：鐵路橋梁規(guī)范把預(yù)應(yīng)力鋼筋作為主受力筋，不考慮普通鋼筋的作用；建筑規(guī)范是考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的共同作用。

TB 1002.3—2005《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中第6.1.3條規(guī)定：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，其預(yù)應(yīng)力度λ不宜小于0.7。JGJ 140—2004《預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)程》中第4.2.3條規(guī)定：框架梁端截面預(yù)應(yīng)力強度比不宜大于0.75。鐵路規(guī)范的預(yù)應(yīng)力度與預(yù)應(yīng)力鋼筋和運營荷載有關(guān)，與普通鋼筋沒有關(guān)系［7］。建筑規(guī)范的預(yù)應(yīng)力強度比與預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的配筋量有關(guān)。鐵路規(guī)范要求配置較多的預(yù)應(yīng)力鋼筋；而建筑規(guī)范限制預(yù)應(yīng)力鋼筋量不能過多，普通鋼筋不能過少，同時還需控制總的配筋率。

2.5 抗震設(shè)計

根據(jù)GB 50223—2008《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》的規(guī)定，建筑工程分為以下四個抗震設(shè)防類別：特殊設(shè)防類（甲類），重點設(shè)防類（乙類），標準設(shè)防類（丙類），適度設(shè)防類（丁類）。

根據(jù)GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)防類別、烈度、房屋高度的不同，抗震等級可分為一級、二級、三級、四級。

根據(jù)GB 50111—2006（2009年版）《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》中第3.0.1A條的規(guī)定：鐵路工程應(yīng)根據(jù)鐵路等級及其在路網(wǎng)中的重要性和修復(fù)（搶修）的難易程度，分為A、B、C、D類四個抗震設(shè)防類別。

3 鐵路橋梁規(guī)范及建筑規(guī)范在高架車站上的應(yīng)用

3.1 兩種規(guī)范應(yīng)用的思路

由于兩種規(guī)范存在一定的區(qū)別，因此在進行建橋結(jié)合的高架車站結(jié)構(gòu)設(shè)計時兩種規(guī)范應(yīng)該配套使用，不能混搭。即直接承受列車動力荷載的構(gòu)件在按鐵路規(guī)范設(shè)計時，應(yīng)采用對應(yīng)的標準、參數(shù)及方法進行設(shè)計；按建筑規(guī)范進行校核時應(yīng)按對應(yīng)的標準、參數(shù)進行核算。

3.2 具體計算對比

取某建橋結(jié)合式高架車站的簡支軌道梁進行計算對比。軌道梁跨度12 m，梁寬2.5 m，梁高1 m，混凝土采用C40，鋼筋為HRB335。

3.2.1 荷載

1）恒載：結(jié)構(gòu)自重加15.5 k N/m的軌道Ⅱ期恒載。

2）列車靜活載：采用的列車荷載圖式如圖1所示。列車荷載動力系數(shù)為1+μ，μ宜按現(xiàn)行《鐵路

橋涵設(shè)計基本規(guī)范》規(guī)定的值乘以0.8，即μ= 0.8×12/（30+L）≈0.23（式中，L為梁的跨度）。

圖1 某列車荷載圖式

3.2.2 計算結(jié)果比較

恒載引起12 m跨度軌道梁的跨中彎矩標準值為Mg，k=1 404 k N·m，列車靜活載引起的跨中最大彎矩標準值為Mq，k=612 k N·m。

由表3的計算結(jié)果對比可以看出：

1）按強度要求控制時，按鐵路橋梁規(guī)范計算需要的配筋面積比按建筑規(guī)范計算結(jié)果要大。

2）按裂縫控制時，對非直接承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，按鐵路橋梁規(guī)范計算需要的配筋面積比按建筑規(guī)范計算結(jié)果要大；但對直接承受重復(fù)荷載的構(gòu)件，按建筑規(guī)范計算需要的配筋面積比按鐵路橋梁規(guī)范計算結(jié)果要大。

3）按鐵路橋梁規(guī)范計算得出的撓度值比按建筑規(guī)范計算結(jié)果小。

表3 兩種規(guī)范計算軌道梁的結(jié)果對比

4 結(jié)語

本文簡單分析了鐵路橋梁規(guī)范與建筑規(guī)范的區(qū)別，并通過具體軌道梁的計算對比，介紹了鐵路橋梁規(guī)范與建筑規(guī)范在建橋結(jié)合式高架車站結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，為該類需同時滿足兩種規(guī)范的構(gòu)件設(shè)計提供參考。建橋結(jié)合式高架車站結(jié)構(gòu)設(shè)計中還有不少問題有待作進一步研究，如列車振動對車站結(jié)構(gòu)的影響分析等。

［1］ 游又能.橋建合一式高架車站設(shè)計在莞惠城際軌道交通中的應(yīng)用研究［J］.鐵道標準設(shè)計，2012（8）：121.

［2］ GB 50153—2008工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準［S］.

［3］ GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范［S］.

［4］ GB 50157—2003地鐵設(shè)計規(guī)范［S］.

［5］ TB 10002.1—2005鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范［S］.

［6］ TB 10002.3—2005鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.

［7］ 邱劍，葉志雄，溫四清，等.承軌結(jié)構(gòu)設(shè)計采用鐵路規(guī)范與建筑規(guī)范的比較［J］.鐵道工程學報，2012（11）：79.

［8］ GB 50223—2008建筑工程抗震設(shè)防分類標準［S］.

［9］ GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范［S］.

［10］ GB 50111—2006（2009年版）鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范［S］.

［11］ GB 50010—2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.

應(yīng)對地鐵突發(fā)事件，成熟市民可以做得更好

最近“上海地鐵車廂里一位老外在座位上暈倒”的新聞，引發(fā)熱議。筆者認為，作為成熟市民，除了警覺，還可以做得更好一些，如遇事更加冷靜、鎮(zhèn)定等。

在上海這樣的特大城市里，人流密集，一旦處置不慎，就可能引發(fā)災(zāi)難性事件。除了安全保障體系，人們也需要有更加冷靜的頭腦、更加鎮(zhèn)定的心態(tài)，同時提升自己的素質(zhì)和應(yīng)對能力，盡量學會急救與應(yīng)急知識。外籍乘客只是躺倒，沒有必要害怕、慌張。即使真正遇上了大事件，也要冷靜，防止發(fā)生擁擠、踩踏等次生傷害。顯然，在這一點上，人們還有所欠缺。如果當時有人去扶一把、問一聲，該多好?。∪藗兊囊慌e一動都映襯著上海這座城市的形象。多一份熱心，多一份擔當，上海會更加友善，也會有更多溫暖。

（摘自2014年8月22日《解放日報·解放論壇》，王珍文）

Application of Railway Bridge Code and Building Code in Elevated Station Structrural Design

Xu Xiaobo

Through an introduction of the structure of elevated stationis，the differences between railway bridge code and building code are analyzed，two codes applied to the trackbeam are comparatively calculated，so as to explain the application of both cods inthe design of integrated buiding/ bridge structure.

urban rail transit；elevated station；integrated buiding/bridge structure；railway bridge code；buiding code

U 233.4

2013-01-22）