跨座式單軌高架車站結構設計探討

宋志鵬

摘要：跨座式單軌是指通過單根軌道來支撐、穩(wěn)定和導向，車體騎跨在軌道梁上運行的鐵路?？缱絾诬壧攸c是適應性強、噪聲低、轉彎半徑小、爬坡能力強，適用于中、小運量的軌道交通系統(tǒng)，該系統(tǒng)在國內外很多城市被采用。文章對跨座式單軌高架車站結構設計進行了探討。

關鍵詞：跨座式單軌；高架車站；結構設計；軌道梁；鐵路運輸；軌道交通系統(tǒng) 文獻標識碼：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規(guī)劃（2016～2020年）通過國務院審批，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)。跨座式單軌造價較低，建設工期較短且具有爬坡能力強、轉彎半徑小、噪音低、振動小、景觀效果好等優(yōu)點。

跨座式單軌高架車站結構形式應滿足建筑功能和使用要求，應保證結構安全可靠、構造簡潔、經(jīng)濟合理，并應具有良好的整體性、可延性和耐久性的要求。車站結構應分別按施工階段和使用階段進行強度、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計要點。鴛鴦站是重慶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，為高架三層側式站臺車站。車站采用獨柱墩“干”字形（建橋合一）結構。標準段線間距為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，標準段寬為20.95m。

1 跨座式單軌高架車站結構形式分類

跨座式單軌高架車站按結構類型可以分為門式鋼架結構、橋式結構和獨柱結構（雙層或多層）。由于獨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構形式。

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

根據(jù)設計經(jīng)驗及實際情況來看，獨柱結構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”字型獨柱。預應力軌道梁、站臺雨棚柱、站臺站廳縱梁等結構構件等直接或間接作用在“干”字型獨柱的橫梁上，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。

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

“建橋合一”結構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受到列車動荷載很大影響的車站結構形式。

對“建橋合一”結構類型的車站，預應力軌道梁和與預應力軌道梁簡支的“干”字型結構的橫梁、墩柱等構件及基礎，應按照《鐵路橋涵設計基本規(guī)定》（TB 10002.1-2005）中第4節(jié)列出的設計荷載及組合方式進行結構設計。站臺層梁板柱及雨棚等則可以按照建筑結構設計規(guī)范進行設計。

“建橋分離”結構形式是指高架區(qū)間橋在車站范圍內連續(xù)，并與車站結構（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的車站結構形式。

高架結構車站應充分考慮結構形式對城市景觀的影響；高架站的結構設計應根據(jù)使用功能要求，結合站點周邊環(huán)境、城市規(guī)劃、道路交通、地下管線及工程地質、水文地質條件等對結構和基礎形式進行綜合比選確定；車站結構應考慮軌道梁、供電、通信、給排水、空調等各系統(tǒng)設備及管線的設置，為接口預留條件。車站站位應在選定的線路走向基礎上，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)相應車站類型，合理布置車站出入口、天橋等附屬設施。

2 單軌高架車站結構形式選擇應考慮的主要因素

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；側式車站、島式車站、雙島車站、一島一側車站、一島兩側車站；標準站、折返站；一般站、換乘站；中間站、終點站；路中站、路側站等。其中車站分類原則如下：

2.1 按與城市道路位置關系劃分

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

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；路側高架站位于道路一側，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的車站類型。島式站臺總寬度較側式站臺要小，且與站臺相關的設備購置較少，可降低工程造價及營運成本。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。島式站臺的缺點就是站臺面積相對較小，因而造成了旅客行走不便及改擴建等

問題。

側式站臺是指軌道在中央，而站臺就在左右兩側的設計。由于站臺僅有一個方向的線路，故客流導向性強；由于站臺面積不受軌道限制，因此只要周邊環(huán)境許可，站臺擴建不影響線路通行。側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。

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

3 荷載取值

目前對于“建橋合一”結構形式的高架車站，結構設計既要滿足《建筑結構荷載規(guī)范》，對直接承受行車部分傳來的荷載的主要構件，主要為承受預應力軌道梁傳來的荷載，同時必須滿足《鐵路橋涵設計基本規(guī)范》。預應力軌道梁、“干”字型結構體系的橫梁、墩柱及基礎需按《鐵路橋涵設計基本規(guī)范》進行結構設計，其余構件則按《建筑結構荷載》規(guī)范進行設計。

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

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

4 結語

現(xiàn)在國內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構方案顯得尤為重要。從項目自身特點出發(fā)，結合文中提到的各種因素綜合考慮，將會為工程設計、施工、使用階段帶來事半功倍的效果。

參考文獻

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[2] 建筑結構荷載規(guī)范（GB 50009-2012）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3] 鐵路橋涵設計基本規(guī)范（TB 10002.1-2005）[S].北京：中國鐵道出版社，2005.

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

（責任編輯：黃銀芳）