北京地铁大兴线西红门站结构设计
2010-10-13 19:23
北京地铁大兴线西红门站结构设计
【摘 要】 通过对北京地铁大兴线西红门车站设计的实践及总结,介绍了城市轻轨站桥合一型高架车站设计中荷载取值、荷载组合、结构计算、桩基础设计方面的情况。以供开展轻轨列车高架车站设计参考。
【关键词】 高架车站;站桥合一;荷载组合;桩基础
西红门站是北京地铁大兴线一个高架车站,位于西红门东西街与西红门西环路相交的十字路口南侧,站位在西红门西环路中央。车站计算站台中心里程为DK7+350,车站为双层侧式高架车站,车站总长120m,总宽40m,总高22m。共分两层,底层架空作为西红门西环路的车道,二层为设备区、站台层、站厅层共用部分,车站结构标准断面如图1。
1、结构分析及计算
由于高架车站内车辆进出站的频率较高,因此对于高架车站如何进行内力组合以求出最不利的内力是高架车站设计的一个难点,本结构对内力进行组合仅考虑单线有车和双线有车的情况,考虑主力、主力与附加力、主力与特殊力(地震力)的几种组合分别进行建模计算。
1.1 荷载及工况组合
在设计中,部分荷载取值(一般房屋建筑设计中不考虑的荷载)的取值按如下原则:
(1) 车辆静活载图示(图2)。
(2) 列车竖向动力作用:为车辆静活载乘以动力系数μ,μ=10(30+L)(l为轨道梁跨度,单位为m)。
(3) 列车制动力或牵引力:制动力或牵引力按竖向静活载的15%计算,制动力或牵引力作用于轨顶2m处,计
算墩台时移至支座中心处。车站位于直线上,离心力C=0。
(4) 伸缩力、挠曲力:根据轨道专业计算所提资料,伸缩力取10kN,挠曲力取10kN。
(5) 汽车撞击力:落地框架柱有可能受汽车撞击时,应设置防撞保护设施。无法设置防撞保护设施时,墩柱设计必须考虑汽车对墩柱的撞击力。汽车撞击力顺着汽车行驶方向时采用1000kN,垂直于汽车行驶方向时,采用500kN,作用在路面以上1.20m高度处。
根据西红门站的实际情况,在进行内力组合时考虑以下几种情况:伸缩力与挠曲力不同时组合,制动力或牵引力不与摇摆力不同时出现,地震力与汽车撞击力不同时组合。
1.2 程序的选取及模型、参数的合理选择
由于车站大多采用框架结构,所以可以采用三维的空间设计软件SATWE、TAT、SAP2000等软件进行计算,一般以SATWE来计算,采用空间杆系、墙元等计算模型,对高架车站这种复杂的结构更能真实地反映出结构的受力性能,但是由于车站与一般的民用建筑有所不同,所以在计算时要合理的简化模型及选用参数以获得合理的计算结果。
车站长度120m时,共设置两道变形缝,建模时对整个框架一体建模计算。楼板大开洞处,不符合楼板无限刚的假定,应将洞口梁柱节点设置为弹性节点,进行这样计算,较符合实际。对于车站平面不对称的情况下,一般选择考虑扭转耦联,振型个数≥9,当结构层数较多或结构刚度突变较大时,振型数应取的多些。车站内有较多管理用房的话,周期折减系数取0.7~0.75。梁计算时要考虑活载的不利布置。
2、基础的设计
大兴线西红门站高架车站场地内为第四系全新统地层,车站基础采用1000的大直径钻孔灌注桩。
2.1 地质概况(表1)。
04ZX06孔,孔口标高43.31m,设计室外标高43.350m。
2.2 单桩承载力的确定
采用直径为1000mm,长16m的钢筋混凝土钻孔灌注桩基础,桩顶绝对标高40.350m,桩底绝对标高为24.350m,以⑧层卵石层为桩端持力层。按照《地基基础设计规范》计算单桩承载力特征值为2646kN,结合(TB10002.5)《铁路桥涵地基和基础设计规范》的计算值为2906kN,结合本工程对沉降要求相当严格的要求,最后取单桩承载力特征值为2400kN。
2.3 桩位布置及构造
由于整个车站位于道路上方,且道路路面下方还有规划管线未实施,所以在桩基承台之间未设置钢筋混凝土拉梁,为保证桩基础的水平承载力,在设计中采用了提高承台刚度及承台四周回填土压实系数的方式。
3、结语
对于高烈度设防区的大跨度高架车站结构,应认真进行荷载工况的组合分析,同类型高架车站结构设计可参考此表进行荷载组合。在选用程序计算时,应选用合理的计算参数,以保证计算结果的准确性。
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