120m长的高架车站温度影响程度分析

周 欢，赵宏强

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031)

1 工程概况

重庆轨道交通3号线二期工程高架车站除两个“站桥分离”的车站外，其余均为为“站桥合一”的钢筋混凝土结构。横向单榀结构有独柱的“T”字形或“干”字形、“Π”字形和“M”字形。

“站桥合一”高架车站总长120m，未设置变形缝，需对车站进行温度影响分析。本文以“干”字形高架车站为例，通过研究温度荷载对车站纵向构件内力影响，得出高架车站未设置变形缝时，在温度荷载作用下纵向钢筋的变化规律。

2 设计条件

2.1 工程地质

沿线表层主要为因人类工程活动人工填土，下伏基岩为侏罗系陆相沉积岩层，主要岩性可划分为砂岩、砂质泥岩等，以砂质泥岩为主。

2.2 气象

气温:多年平均气温18.3℃，月平均最高气温是8月为28.1℃，月平均最低气温在1月为5.7℃。极端最高气温43℃(出现日期:2006年8月15日);极端最低气温－1.8℃(出现日期:1955年1月11日)。

2.3 地震效应

根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011－2001)，拟建场地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05 g。建筑场地类别大部分为I和II类，设计特征周期0.35 s。

2.4 设计标准

(1)工程主体结构设计的使用年限为100年。

(2)结构安全等级为一级。

(3)地震基本烈度为6度，抗震设防分类为乙类，抗震构造措施II类场地按提高一度采用;独柱墩车站除经开园站外，抗震等级均为二级;其他车站抗震等级为三级。

(4)建筑场地土类别:本例为II类。

(5)钢筋混凝土结构构件裂缝宽度限值:0.3mm。车站桥梁结构构件裂缝宽度限值:0.2mm。

3 模型及荷载施加

3.1 模型建立

以独柱的“T”字形或“干”字形墩车站为例，桥梁纵向跨径15×8=120m，宽度20.95m，站厅层及站台板下夹层设置7根纵向梁，顶层为侧式站台层。采用MIDASGEN建模(图1～图5)，用梁单元来模拟结构梁柱，站厅层、站台板下夹层以及站台层板采用板单元来模拟，模型中模拟了楼梯、电扶梯以及电梯孔洞。墩底边界条件采用一般支撑，结构设置了2道后浇带。

图1 车站三维模型

图2 站厅层平面

图3 站台板下夹层平面

图4 站台层平面

“站桥合一”结构体系中，轨道梁、支承轨道梁的横梁、支承横梁的柱等构件及基础，按现行铁路桥涵设计规范进行结构设计，除上述构件外的其余构件，均按现行建筑结构设计规范进行结构设计。

3.2 载施加及施工阶段划分

结构作用荷载包括结构自重、楼面设备荷载、楼面人群荷载以及列车荷载;列车荷载按两列对称布置(仅横向摇摆力不同);盖梁布置预应力筋。根据当地的气象温度资料，在后浇带的合拢温度15℃ ～20℃条件下，主体结构温度荷载按±20℃计算(采用封闭外墙装饰)。

结构计算分7个施工阶段:施工一层墩柱——施工站厅层楼面并张拉预应力筋——拆站厅层模板——施工站厅层至站台板下夹层墩柱——施工站台板下层并张拉预应力筋——拆站台板下层模板——封闭各层后浇带。

图5 车站典型横断面

4 结果及分析

为了对比温度荷载对纵向配筋的影响，通过对温度作用影响与无温度作用工况，以及站台层设两道变形缝与不设变形缝的模型计算结果进行对比分析。

4.1 温度对纵向梁的影响

以站台板下夹层C轴纵梁为例，表1、表2列出了温度荷载内力包络内力及配筋与无温度荷载的纵向构件内力及配筋。无温度荷载作用采用PKPM计算结果。

表1 梁弯矩计算结果对比

表2 梁纵向配筋结果对比

由表1、表2可知，在车站两端头的1～3轴，6～9轴，温度荷载对车站结构纵向配筋的影响是最明显的，在车站中间的3～6轴，其有无温度荷载对结构纵向配筋的影响基本不大。由于车站桥结构的刚度大，限制了结构的纵向变形，形成温度应力两端大、中间小的规律。

4.2 温度对站台板配筋的影响

以站台板下夹层为例，表3、表4列出了有无温度荷载作用时的板配筋的影响。

表3 板纵向弯矩对比

表4 板纵向配筋对比

由表4可以看出:温度荷载对板配筋的影响有一定的影响，但不是很明显，基本控制在5%之内，与梁规律一致，也是两端影响大于中部。

5 结论

通过对长度为120m高架车站的温度荷载作用对纵向结构配筋的影响结果进行对比分析，可以得出以下结论。

(1)纵向结构配筋，特别是纵向梁受温度荷载影响较大，有温度荷载作用的配筋要比无温度荷载作用时的配筋增大约40%。局部范围增加的更多。

(2)纵向梁配筋受温度荷载的作用，两端头影响大，中间小，两端头向中间逐步递减。

(3)站台板在温度影响下发生翘曲，设置了两道变形缝。

综上所述，车站结构计入温度荷载的影响，避免了在车站中部设置双柱及变形缝，既有利于站厅层使用的美观，也减少了结构的边跨效应。目前该车站已竣工验收、投入运营，使用效果良好。