浅谈高架车站轨道梁结构设计

陈奇 刘文锐 宋智勇

摘 要：通过有限元分析软件MIDAS CIVIL对简支轨道梁进行建模计算，并对该设计过程进行简要介绍。

关键词：城市轨道交通；轨道梁；结构设计

1 引言

伴随着我国国民经济的飞速发展，城市交通问题日趋紧张，为保证人们的出行和城市运输事业进一步发展，越来越多的城市开展了轨道交通建设。其中，高架车站因其成本低、施工方便、工期较短得到了越来越广泛的应用。

2 轨道梁现状

目前在我国大、中型城市中心城区的轨道交通已基本建设完毕，随着城市的发展，城市规模的扩大，轨道交通建设开始向城近郊区发展，由于城近郊区土地资源相对充裕，考虑工程造价等因素，高架线路成为首选方案，高架车站也随之增多。

高架车站支承列车的构件采用轨道梁结构，目前轨道梁与车站主体的连接形式主要有两种：分别为刚接轨道梁和简支轨道梁，但采用刚接轨道梁时列车振动对车站影响较大，影响乘客舒适度，而简支轨道梁采用橡胶支座支承于车站主体结构之上，列车振动对车站影响较小。故优先采用简支轨道梁结构形式支承列车荷载。本文通过有限元分析软件MIDAS CIVIL对简支轨道梁进行建模计算，并对该设计过程进行简要介绍。

3 结构形式

本文以12m跨度简支轨道梁为例，梁截面梁宽3.4m，梁高0.85m，底板宽2.2m，采用C40混凝土。梁截面形式采用空心梁，如图1所示。

4 荷载取值

4.1 结构自重

容重按26kN/m3计。

4.2 荷载

按《地铁设计规范》（GB50157-2013），荷载可分为主力、 附加力、特殊荷载；

（1）主力又可分为恒载与活载，分述如下：

恒载：结构自重、附属设备和附属建筑自重、混凝土收缩及徐变影响等。

其中轨道恒载：垂直静荷载：20kN/m/线；横向动荷载：40kN/线；轨道纵向阻力：5～10N/mm/轨接触轨荷载：每隔3～5m安装支撑装置固定接触轨，接触轨重量为25kg/m，每个支撑装置的重量为50kg。

（2）活载

①列车竖向静活载：满载轴重为140kN，空载轴重为70kN（B型车）。

列车活载计算图式如图所示。（长度单位：m）

②列车竖向动力作用。

列车动力系数：1+0.8μ=1+（0.8×10/（30+L））

L-以米计，为列车荷载影响线加载长度。

③无缝线路纵向水平力：按梁轨共同作用计算原理进行结构设计，按轨道专业提供的数值纳入结构计算。

（3）附加力：

①列车制动力或牵引力按列车竖向静活载的15%计算。（当按双线制动力或牵引力计时，每线按竖向静活载的10%计算，制动力或牵引力作用在轨顶2m处，计算墩台时移至支座中心处）

②列车横向摇摆力（取相临两节车厢的四个轴重的15%计，以集中力的形式作用于轨顶面处，该力不与离心力、风力组合）

③温度变化的影响

整体升温25℃，整体降温-15℃

不均匀温差按-10℃

4.3 特殊荷载

（1）地震作用：设防烈度按7度，设计基本地震加速度为0.15g。

（2）断轨力：设计时只考虑其中一根钢轨的断轨力。（由轨道专业提供）

4.4 荷载组合

具体详见《地铁设计规范》（GB50157-2013）10.3条，在此不再赘述。

5 驗算指标

验算指标包括以下几项，采用《铁路桥涵混凝土结构设计规范》（TB10092-2017）：

参考文献：

[1] GB50157-2013.地铁设计规范[S].

[2] TB10092-2017.铁路桥涵混凝土结构设计规范[S].