轨道交通结构设计精选(九篇)

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第1篇：轨道交通结构设计范文

关键词：下部结构；盾构；预应力混凝土盖梁；差异沉降；铅芯橡胶支座

中图分类号：U448 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）08-0015-02

随着我国经济快速发展，北京、上海、广州等一线城市的城市轨道交通线路陆续开始建设并投入运营。按照线路架设方式，城市轨道交通分地下、高架和地面三种形式，地下轨道交通（下文简称“地铁”）通常采用盾构施工，隧道结构保护和附加荷载控制严格。在城市桥梁与地铁线位平行的条件下，如何对桥梁下部结构进行优化设计并处理好桥梁基础与隧道结构不同建设时序下的保护措施，是桥梁工程师们正在面对的难题。本文将对此类条件下的某城市桥梁的总体布置作简要阐述，并着重对下部结构建模进行分析、比较，提出桥梁施工期间的保护要点。

1 工程建设条件

上海市绿科路（南洋泾路-罗山路）为城市次干路，双向四车道，红线宽度34 m，道路在桩号K0+694处跨越先生浜河，河道规划蓝线宽度21 m，需新建过河桥梁一座。根据工程可行性研究报告，新建桥梁跨径组合（8+16+8） m，桥位与规划地铁13号线线位重合。桥梁与地铁线位位置平面如图1所示。

依据地铁13号线施工图设计资料，桥位处隧道分上行、下行线，隧道采用盾构施工工艺，外缘直径6.8 m，净距约17.5 m，隧道与桥面中心线平面距离约1.1 m，隧道位于地面以下15～25 m。

初步设计阶段经征询地铁设计单位，明确隧道与桩基净距要求：新建桥梁桩基与隧道外缘净距≤3.0 m。因此，隧道两侧桥梁桩基横桥向净距≥12.8 m（=3.0+6.8+3.0 m），两孔隧道间桩基横桥向布置宽度约11.5 m，详平面图。依据工程建设条件的限制，桥梁应合理布置桩位，采用较大横桥向跨度的桥墩结构，同时做好对桥梁下部结构的保护措施。

2 桥墩初选方案及结构设计

根据上海地区的建设经验，中小跨径梁桥的上部结构一般采用预制混凝土空心板梁，其建筑高度低，设计、施工经验成熟，质量有保障。

空心板梁设计汽车荷载：城-B级，16 m跨梁高82 cm、8 m跨梁高52 cm。

2.1 桥墩方案初选

具有较大横桥向跨径的桥墩结构中，常见的为门墩式混凝土结构、钢结构。

混凝土结构：采用预应力混凝土盖梁，一般为倒“T”形截面，张拉横向预应力形成竖向抗弯体系。

钢结构：横梁、立柱采用钢构件，一般为型钢组合截面，通过焊接形成框架。

近年来，预应力混凝土盖梁在高架桥梁中应用较多，其设计和施工均比较成熟，一般采用满堂支架现浇，分批张拉预应力；钢结构轻质高强，适用跨度较大，可工厂预制、现场焊接，但单位造价较高，作为桥墩结构，其用钢量较大，浦东地区同类工程应用很少。基于地区适用性和造价考虑，桥墩采用门墩式混凝土结构。

2.2 桥墩结构设计

2.2.1 横桥向总体布置

根据桥梁与地铁线位的相对位置以及隧道保护净距要求，总体布置中中立柱承台与桥面中心线的水平距离为1.073 m，桥墩盖梁端部设置边立柱与承台，盖梁中部设置双立柱与承台。

2.2.2 截面尺寸、材料

预应力混凝土盖梁采用倒“T”形截面，宽2.8 m（含牛腿各宽0.9 m），截面最大高度1.97 m，盖梁横坡通过截面高度变化形成；立柱截面2×1.5 m；承台厚度2 m；桩基直径0.8 m。

材料：盖梁为C50混凝土；钢绞线采用（1×7-15.20-1860-

GB/T 5224-2003）国家标准，每9根编束；立柱、承台（含桩基）分别采用C40、C30混凝土，普通钢筋采用HRB400。

2.2.3 模型计算分析

根据中、边立柱与盖梁的联结方式、盖梁是否设置沉降缝，将盖梁分为三种结构：墩梁全固结；中墩固结边墩释放；墩梁固结盖梁设缝。

依据边界条件分别建立“桥梁博士”模型进行横桥向结构分析计算，根据承载能力、正常使用极限状态下的验算结果，确定桥墩合理的结构形式。考虑桥梁使用和所处I类环境的要求，桥墩盖梁按A类预应力混凝土构件设计。

①墩梁全固结条件下的结构分析

桥墩立柱均与盖梁固结，盖梁边跨高比（l/h）=8.1，立柱与盖梁节点传递轴力、剪力、弯矩，盖梁受弯时立柱将分摊部分弯矩，立柱横桥向的线刚度（EI/l）以控制柱顶水平位移？驻x时截面内力为目的进行优化。根据桥面及承台顶标高计算，立柱高Hz=2.603 m。盖梁、立柱线刚度计算如下：

盖梁：■；

立柱：■。

两者线刚度之比0.32，因此盖梁横桥向应按三跨连续刚构计算。立柱高度Hz对计算结果影响较大，在施工条件允许时，应尽量降低承台顶标高，以改善盖梁内力。限于篇幅，本文中计算模型单元划分和建立予以省略。

计算模型中桩基按照横向抗弯模量EI等效的原则，将双排桩（桩径d）等效为单根直径dr的桩基（dr=■）。

经初算，预应力钢束分三行三列布置，两端张拉，在盖梁端部锚固。施工阶段划分：立柱及下部基础施工，盖梁钢筋、波纹管、混凝土施工，养护28 d；张拉第一批钢束，架梁，铰缝施工；张拉第二批钢束，桥面铺装施工；成桥10 a；其中，一期、二期恒载、活载按阶段输入。

依据（JTG D62-2004）相关条文，对预应力钢束进行调束，优化各单元截面内力后，结果见表1。

表注：1.表中数值前带“+”表示截面受压，“-”表示截面受拉；中、边立柱的内缘均指桥墩中心线侧；

2.？滓st、？滓lt为在荷载短期、长期效应组合下构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力；？滓pc为扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预压应力；？滓tp为由荷载短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力。

根据计算结果，结构体系对升、降温，混凝土收缩、徐变，柱顶水平位移，基础差异沉降等作用较为敏感，立柱单侧钢筋配筋率0.3%时，边立柱顶部的柱身裂缝宽度不满足规范要求，各组合下盖梁截面应力满足规范要求。

②中墩固结、边墩释放条件下的结构分析

桥墩中立柱与盖梁固结，边立柱顶面设置单向活动支 座，允许该支点处盖梁有横桥向水平位移和转角位移，但纵桥向位移予以约束，避免中立柱在水平面内扭转变形。边立柱与盖梁节点仅传递竖向轴力、纵桥向水平剪力，仅中立柱分摊盖梁的弯矩。

除节点约束外，模型Ⅱ与模型Ⅰ相同，调束并优化截面内力后，结果见表2。

根据计算结果，边立柱与盖梁节点的转角、水平位移约束释放后，升、降温，混凝土收缩、徐变等引起的边立柱附近盖梁弯矩减小，中立柱附近盖梁支点负弯矩、跨中正弯矩有所增加；与模型Ⅰ相比，短期效应组合立柱顶的最大水平剪力增至2 350 kN，柱顶柱身最大弯矩增至2 360 kN·m，立柱底柱身弯矩变化较小，约2 700 kN·m；承载能力极限状态下边立柱顶面最大支座反力为2 260 kN。

综合分析，中立柱柱身最大弯矩变化较小，柱顶水平剪力增幅较大，宜加强柱顶箍筋，减小箍筋间距。立柱单侧钢筋配筋率0.3%时，能较好控制柱身裂缝；各组合下盖梁截面应力满足规范要求，结构受力状况合理。

③墩梁固结、盖梁设缝条件下的结构分析

模型I盖梁未设沉降缝，结构对预应力张拉、升、降温、差异沉降等较为敏感，模型Ⅲ在中立柱间设置沉降缝后，盖梁结构上分为两幅。通过在沉降缝处盖梁端部预埋固定端锚具，边立柱处盖梁端部单端张拉形成预应力体系。该结构降低了超静定次数，为优化设计创造了条件。

模型Ⅲ中单元、荷载、边界条件与模型I基本相同，在设置沉降缝的节点处将左、右单元隔离，预应力钢束在两幅桥墩结构中分别布置，经过试算和调束，优化截面内力后，计算结果见表3。

根据计算结果，立柱单侧钢筋配筋率0.3%时中立柱底部内缘柱身裂缝宽度不满足规范要求，各组合下盖梁截面应力满足规范要求。

④桥墩结构选择及优化

根据分析结果，三种结构特性如下：

墩梁全固结：升、降温，混凝土收缩、徐变，水平位移，基础差异沉降等作用对结构影响明显，立柱裂缝宽度Wfk是结构设计主控因素。

中墩固结、边墩释放：盖梁截面应力、立柱裂缝宽度Wfk满足规范要求，中、边立柱受力合理，盖梁、立柱截面可优化。

墩梁固结、盖梁设缝：结构超静定次数较低，中立柱裂缝是结构设计主控因素；差异沉降时沉降缝附近桥面铺装易纵向开裂。

综合分析，选用结构Ⅱ作为新建桥墩结构；边立柱顶面设置隔震力学性能、耐久性好的铅芯橡胶支座。

3 建设时序与施工保护

新建桥梁应按照地铁隧道盾构和桥梁下部结构的施工时序确定合理的施工组织方案，在保证施工质量、运营安全、结构耐久的前提下，对盾构和桥梁下部结构施工先后的两种工况作简要分析，提出合理的建议。

3.1 地铁盾构→地面桥梁

隧道盾构完工后，施工桥梁桩基础。考虑适用性和无挤土效应，上海地区桥梁桩基常选用钻孔灌注桩，需要注意的是施工中钻孔及泥浆循环容易对桩身附近土层产生扰动，局部土体内力重分布，有可能引起隧道结构变形、裂缝或渗水等不良后果。因此需要在隧道结构上安装监测装置，目的是在桩基及下部结构施工时对隧道结构进行监测。

盾构附近的钻孔桩一定桩身长度范围内推荐设置钢护筒，避免桩基施工对隧道结构的不利影响，该段桩基侧摩阻力不计入桩基承载力。应注意桩基定位精度，并在盾构附近四列纵桥向桩基内设置测斜管，实时监测桩身倾斜度。

施工时原地面的土体开挖或堆载将对下方隧道结构带来附加荷载，应避免在地铁上方原地面进行卸、堆载，承台开挖时应采取有效的等载措施。

3.2 地面桥梁→地铁盾构

本工况中盾构在桥梁下部结构完工后进行，桥梁按照隧道保护距离要求布置桩位，预留盾构空间，钻孔灌注桩桩身应安装监测装置。地铁盾构施工中应加强对桥梁下部结构的保护，控制盾构推进速度，尤其注意边墩桩基础的桩身状况监测，避免土压力变化造成桩基桩身强度破坏或土体扰动带来桩基沉降。

4 结 语

①本文通过建立平面杆系模型，比较分析了受地铁盾构施工影响下的三种桥墩结构形式，推荐了中墩固结、边墩释放的合理桥墩结构，并提出了施工期间的保护措施，希望为同类型桥梁的设计提供借鉴。

第2篇：轨道交通结构设计范文

［关键词］广珠城际桥梁设计极限状态法

引言

新建铁路广州至珠海(含中山至江门)城际快速轨道交通桥梁具有类似城市轨道交通桥梁的特点，且在我国刚刚起步，无相应的设计方法与规范。我们有必要对国内外相关规范和设计方法进行充分的研究分析比较，加强对本线的桥梁结构的设计计算方法的认识，才能有利于推进城际快速轨道交通桥梁设计技术的进步与发展。本文着重根据各国极限状态法的一些规定，对相应的技术参数进行分析比较，并与其他计算方法进行荷载效应的对比。

国内自2000年上海明珠线一期建成通车以后，北京、广州、武汉等城市也相继进行城市轨道交通建设。目前国内尚无城市高架轨道交通桥梁的设计规范，结构设计参照铁路桥涵设计规范按容许应力法进行计算。

国外的轨道交通在七十年代就得到了发展，且各国相继修订设计规范，纳入了结构设计最新的成果，计算方法也从容许应力法、破坏阶段法发展到极限状态法。国外除了个别规范外，一般都采用极限状态设计，运用荷载分项系数法作为设计表达式。

经过对本线桥梁设计荷载图式的初步研究认为采用0.6UIC较为合适，其实，本线设计概化的运营车辆荷载对简支梁的跨中换算静活载效应与0.4UIC的作用效应相当，因此，活载相对来说较轻，欧洲联盟的设计方法是完全值得借鉴的；同时本线的桥梁比重占全线95%以上，在对设计方法进行初步分析比较的基础上，认为采用极限状态法进行桥梁结构设计其经济效益可观，从投资方面考虑也有必要对极限状态法进行论证。

1极限状态法技术参数比较与分析

极限状态法中各规范技术参数差别较大，但分类基本一致，即：荷载、材料与工作条件等，着重从这三个方面技术参数，综合分析国内外规范取值，寻求适合本线技术参数。国内外规范使用阶段极限状态工况其技术参数取值均为1，承载能力极限状态工况下的技术参数取值如表1～表4。

从表1可以明确，恒载参数各种标准的差别很大。同时一个国家不同时期的差别也是很大的(其中带*者为原有规范)。但是结构自重在桥建成以后，基本是不变的，误差可能性较小，因此取1.2作为自重恒载参数。

各国规范的活载参数取值如表3,活载是桥梁设计中最基本的技术条件。比较各国规范当中的活载参数，根据活载在桥梁设计当中所起的主导作用，在不同的组合方式下，分别取1.4、1.2、1.0等不同的值。

按极限状态法设计的桥梁结构设计，根据规定须进行两类极限状态计算，以保证结构安全、适用、耐久。由于城际快速轨道交通在国内刚刚起步，不可能从可靠度理论分析来制订各技术参数取值，主要参考国内外现有设计规范，按荷载的离散程度不同制订相应参数。推荐的技术参数取值如表5～表7。

2荷载分类与组合

2.1荷载分类

荷载的分类按荷载随着时间变化性能的不同以及出现机率的大小,将作用在城际轨道交通桥梁上的荷载分为下列几类:永久荷载、可变荷载和偶然荷载，如表7。

2.2荷载组合

（1）按承载能力极限状态组合:

组合Ⅰ：永久荷载的一种或几种与基本可变荷载的一种或几种效应组合；

组合Ⅱ：永久荷载的一种或几种与基本可变荷载的一种或几种与其它可变荷载的一种或几种效应组合；

组合Ⅲ：永久荷载一种或几种与施工、养护、维修状态荷载的效应组合；

组合Ⅴ：永久荷载的一种或几种与基本可变荷载的一种或几种,再加上一种偶然荷载的效应组合。

（2）按正常使用极限状态组合组合Ⅳ:永久荷载的一种或几种与基本可变荷载的一种或几种效应组合。

3算例

3.1基本资料

在不同的活载形式作用下，计算示例一为一轻轨30m双线预应力混凝土简支梁，梁部采用C50混凝土，检算跨中截面进行强度；计算示例二为钢筋混凝土连续刚构，计算跨度为(10.28+2×12.56+10.28)m，梁部采用C50混凝土，墩身采用C35混凝土，检算其墩顶梁截面与墩顶墩身截面。轻轨活载图式如图1，广珠城际运营车辆荷载图式如图2，动车组荷载图式与图2相同，轴重≤150KN。

3.2计算结果

计算结果如表8～表10。从表8可以看出，轻轨与汽—超20活载效应相当，采用按极限状态法，在轻轨活载作用下，可节约钢材约24%，在广珠城际快速轨道车辆荷载作用下节省钢材14%。表9的计算结果表明，要满足规范要求，截面钢筋的最小根数，采用容许应力法计算需60Φ25Ⅱ级钢筋,极限状态法需53Φ25Ⅱ级钢筋。表10的计算结果均满足规范要求，截面有足够的安全储备。

3.3计算分析及结论

以上示例，分别对钢筋混凝土的受弯构件、偏心受压构件以及预应力混凝土构件进行了检算，包含了桥梁结构设计的大部分内容。经过以上计算，可以看出：

(1)对推荐的各项技术参数进行的极限状态法与容许应力法、破坏内力法进行了计算比较，结果表明满足规范要求。

(2)采用极限状态法比采用容许应力法、破坏内力法要节省材料。当然，在实际的工程设计当中，不仅仅是按截面的最大承载能力去进行桥梁结构设计，还要考虑截面砼和钢索应力以及位移等要求。

(3)推荐的技术参数虽然是在参照各国结构设计规范或桥梁设计规范的基础之上选取，但是荷载与材料的分项安全系数、工作条件系数的取值，在安全度方面的保证率比较明确，较之容许应力法、破坏内力法对内力凭经验取安全系数设计，要科学、明确。

(4）将结构的受力区分为两类极限状态来计算，既保证了结构的安全，又保证了它的使用功能和耐久性，概念清楚，计算目标明确，兼有按容许应力法和按破坏内力法设计的优点。

4结语

广珠城际快速轨道交通工程桥梁设计采用采用极限状态法的计算方法，通过上面的计算，无论是对广珠城际快速轨道交通工程运营车辆荷载还是对动车组荷载，结果表明都是可行的。随着结构设计理论不断发展以及极限状态设计法的日趋成熟，对于高架轨道交通桥跨结构来说，荷载和结构抗力的变异性小，计算模式确定性好，更适合采用极限状态的设计方法。

参考文献

[1]BS5400—1980,英国标准钢桥、混凝土桥及结合桥.西南交通大学译.

[2]黄黎丽译、严国敏校.台湾高速铁路桥梁设计规范（有关桥梁部分）.铁道部大桥设计院内部资料,1997.10

[3]苏联混凝土和钢筋混凝土结构设计规范(СНиП2.03.01-84).冶金建筑研究总院钢筋混凝土结构技术情报研究室,1986.7

[4]日本铁路结构设计标准和解释———混凝土结构[R].铁道部第三勘测设计院译.东京:日本混凝土结构设计标准委员会,1996

[5]JTJ023—85,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.

[6]GB50157—2003地铁设计规范

[7]国外高速铁路标准及规程汇编.第七册.铁道部标准计算研究所,1995.11

[8]AASHTOLRFD—1994,美国公路桥梁设计规范———荷载和抗力系数法.交通部公路规划设计研究院译.

[9]国际铁路联盟规范(有关桥梁部分)(UICCODEINTERNATIONALUNIONOFRAILWAYS)铁道部大桥工程局桥梁科学研究所.1981.10

[10]袁国干.筋混凝土结构设计原理.同济大学出版社,1998.10

第3篇：轨道交通结构设计范文

关键词：跨座式单轨；高架车站；结构设计；轨道梁；铁路运输；轨道交通系统 文献标识码：A

中图分类号：U279 文章编号：1009-2374（2016）14-0007-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.14.004

随着芜湖市轨道交通建设规划（2016～2020年）通过国务院审批，2020年芜湖将建成全长近47公里的轨道交通1、2号线，全线均采用跨座式单轨车辆系统。跨座式单轨造价较低，建设工期较短且具有爬坡能力强、转弯半径小、噪音低、振动小、景观效果好等优点。

跨座式单轨高架车站结构形式应满足建筑功能和使用要求，应保证结构安全可靠、构造简洁、经济合理，并应具有良好的整体性、可延性和耐久性的要求。车站结构应分别按施工阶段和使用阶段进行强度、刚度和稳定性计算，并保证有足够的承载力、刚度及稳定性。

本文以重庆轨道交通3号线某站为例阐述跨座式单轨高架车站的设计要点。鸳鸯站是重庆市城市轨道交通三号线二期工程的第四个站，车站南接园博园站，北接金童路站，为高架三层侧式站台车站。车站采用独柱墩“干”字形（建桥合一）结构。标准段线间距为4.8m，有效站台宽度为3.0m，有效站台长为120m，车站总长为122.20m，标准段宽为20.95m。

1 跨座式单轨高架车站结构形式分类

跨座式单轨高架车站按结构类型可以分为门式钢架结构、桥式结构和独柱结构（双层或多层）。由于独柱车站较路中两柱车站对景观影响相对较小，被越来越多地使用于轨道交通中，如南京地铁路1号线部分路中站，重庆轨道交通2、3、6号线路中站，南京地铁1号线南延线部分路中站均采用了这种结构形式。

这类独柱结构形式的高架车站适用于站房、站厅及设备管理用房设置在城市主干道之上，站房结构的墩柱坐落于城市主干道路中的绿化带或隔离带内的车站。人行天桥简支于车站站厅层纵梁之上。

根据设计经验及实际情况来看，独柱结构的跨座式单轨高架车站墩柱尺寸通常不会大于2m，一般城市主干道的绿化带或隔离带完全可以满足其尺寸要求，不会影响道路交通，所以今年来工程普遍采用“干”字型独柱。预应力轨道梁、站台雨棚柱、站台站厅纵梁等结构构件等直接或间接作用在“干”字型独柱的横梁上，则车站柱网布置整齐、规则，利于建筑功能的合理利用且车站内取消桥梁柱墩，采用框架柱替代，增加了站厅层及桥下空间的平面面积，提高了使用率。

高架车站结构常常是建筑结构与桥梁结构融合在一起的结构体系，在框架式高架车站结构设计中，根据直接承受列车荷载的轨道梁和建筑结构的连接方式的不同，可以考虑“建桥合一”与“建桥分离”两种结构受力体系。两种结构受力体系分别有各自的优缺点。

“建桥合一”结构形式是指轨道梁直接支承在车站横梁上，支承轨道梁的横梁、支承横梁的墩柱及基础受到列车动荷载很大影响的车站结构形式。

对“建桥合一”结构类型的车站，预应力轨道梁和与预应力轨道梁简支的“干”字型结构的横梁、墩柱等构件及基础，应按照《铁路桥涵设计基本规定》（TB 10002.1-2005）中第4节列出的设计荷载及组合方式进行结构设计。站台层梁板柱及雨棚等则可以按照建筑结构设计规范进行设计。

“建桥分离”结构形式是指高架区间桥在车站范围内连续，并与车站结构（站台和站厅的梁、板、柱及基础）完全脱开，各自形成独立的结构受力体系的车站结构形式。

高架结构车站应充分考虑结构形式对城市景观的影响；高架站的结构设计应根据使用功能要求，结合站点周边环境、城市规划、道路交通、地下管线及工程地质、水文地质条件等对结构和基础形式进行综合比选确定；车站结构应考虑轨道梁、供电、通信、给排水、空调等各系统设备及管线的设置，为接口预留条件。车站站位应在选定的线路走向基础上，根据车站所在周边的环境条件，确定车站的工法和主置，依据相应车站类型，合理布置车站出入口、天桥等附属设施。

2 单轨高架车站结构形式选择应考虑的主要因素

高架车站按照不同的分类原则可以分为二层车站、三层车站、多层车站；侧式车站、岛式车站、双岛车站、一岛一侧车站、一岛两侧车站；标准站、折返站；一般站、换乘站；中间站、终点站；路中站、路侧站等。其中车站分类原则如下：

2.1 按与城市道路位置关系划分

跨座式单轨高架车站根据线路与城市道路的位置关系可分为路中高架站及路侧高架站。

路中高架站利用的是道路上空，故其占地较小，节约土地资源。为保证道路的通行能力，其均为三层站；路侧高架站位于道路一侧，故对城市道路的压迫感较小，环境景观好，可与周边土地整合开发，形成交通综合体的上盖物业。除非受区间线路标高影响，车站多为双层站。

2.2 按站台形式划分

跨座式单轨车站根据站台形式的不同，主要分为岛式站台与侧式站台。

岛式站台指的是站台位于车站中部，线路位于站台左右两侧的车站类型。岛式站台总宽度较侧式站台要小，且与站台相关的设备购置较少，可降低工程造价及营运成本。岛式站台较易于监控管理，同时便于乘客灵活选择出行方向，方便使用。岛式站台的缺点就是站台面积相对较小，因而造成了旅客行走不便及改扩建等

问题。

侧式站台是指轨道在中央，而站台就在左右两侧的设计。由于站台仅有一个方向的线路，故客流导向性强；由于站台面积不受轨道限制，因此只要周边环境许可，站台扩建不影响线路通行。侧式站台由于被线路分隔，因此乘客必须要利用上下层通道才能往返两站台

之间。

将岛式站台与侧式站台进行不同的组合以解决多线换乘问题就形成了双岛式车站、一岛一侧式车站、一岛两侧式车站等多种形式。

3 荷载取值

目前对于“建桥合一”结构形式的高架车站，结构设计既要满足《建筑结构荷载规范》，对直接承受行车部分传来的荷载的主要构件，主要为承受预应力轨道梁传来的荷载，同时必须满足《铁路桥涵设计基本规范》。预应力轨道梁、“干”字型结构体系的横梁、墩柱及基础需按《铁路桥涵设计基本规范》进行结构设计，其余构件则按《建筑结构荷载》规范进行设计。

铁路桥涵设计规范采用容许应力法，其设计荷载按主力（经常作用的）、附加力（不经常发生的）及特殊荷载（灾害性的）的组合得出，根据容许应力提高系数，要求构件任何一点应力不大于材料本身的容许应力；建筑结构规范采用极限应力法，按承载能力极限状态和正常使用状态分别进行荷载组合，并应取各自的最不利的组合进行设计。

跨座式单轨交通系统的荷载取值区别于《铁路桥涵设计基本规范》和《地铁设计规范》之处在于增加了车档的影响，这是跨座式单轨交通结构所特有的，在进行设计时应予以考虑。

4 结语

现在国内越来越多的城市采用跨座式单轨交通系统，因此能否在前期确定一个适用于本工程的高架车站结构方案显得尤为重要。从项目自身特点出发，结合文中提到的各种因素综合考虑，将会为工程设计、施工、使用阶段带来事半功倍的效果。

参考文献

[1] 跨座式单轨交通设计规范（GB 50458-2008）[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2] 建筑结构荷载规范（GB 50009-2012）[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

第4篇：轨道交通结构设计范文

[关键词]轨道交通 电气屏柜 焊接铆接

中图分类号：TU126 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）15-0036-01

引言

轨道交通电气屏柜主要采用铝合金柜体的焊接与铆接工艺。利用焊接、铆接工艺，铝合金柜体可以相互连接形成稳固的轨道交通电气屏柜，从而发挥保护电气设备稳定运行的作用。

1.电气屏柜结构设计

机车电气屏柜系指由各种电气设备按机车主电路、辅助电路、控制电路及信号照明电路要求装配并进行电气连接而动作的组件。主要有供电柜、电源柜、信号柜、高压电气柜、低压电气柜、变流器柜、牵引风机柜、冷却器柜、风源柜、空气压缩机的载体等，其重要性不言而喻，下面我们来看一看电气屏柜结构设计。

1.1 强度的要求

电气屏柜的强度要求一直都很高，因为屏柜一方面需要承受自重及其所安装设备的重力，另一方面由于线路不平顺和机车的加减速，机车运行过程中不断地受到轮轨冲击载荷的作用，导致安装于车体底架上的屏柜也不断地受到冲击载荷的作用，并且冲击载荷有时远大于静载荷。有些屏柜如牵引风机柜还装载了电动机和风机等旋转机电设备，电动机转子和风机叶轮的质量偏心会给牵引风机柜施加动载荷，同时风机的风流也会对牵引风机柜施加静压力和动压力。如果电气屏柜的强度稍有不符，最终就会导致整个机车的工作系统瘫痪，后果不堪设想。因此，只有拥有高强度的电气屏柜才能够适应这种工作环境。同时，对于需要装载电动机和风机等旋转机电设备的屏柜，要求提高电动机转子和风机叶轮的静平衡和动平衡精度，以减小转子和叶轮质量偏心给屏柜造成的动载荷，同时在设计过程中还要特别考虑风机的风流对屏柜施加的静压力和动压力。

1.2 抗振性的要求

机车进行加速和减速的时候，车体都会发生剧烈的震动，这对车上工作的电子仪器是一个巨大的挑战，因此，用来装这些电子设备的电气屏柜一定要满足抗震性的需求。要使屏柜有好的抗振性能，屏柜应该具有足够的刚度，以提高屏柜的固有频率，从而使屏柜的固有频率远离来自转向架和车体的激振力频率。同时，要防止屏柜产生过大的振动，还可以对屏柜进行隔振，转向架二系悬挂系统就是很重要的隔振系统，隔振系统可以有效地减小振动位移的传递。另外按照相关规定，需要通过试验来验证屏柜在铁路机车车辆正常环境条件下承受振动和冲击的能力。根据这个标准，需要进行的试验有功能性随机振动试验、模拟长寿命试验和冲击试验。

1.3 刚度的要求

在对电气屏柜的刚度要求上，主要包含三个方面，首先屏柜应该具有足够的刚度。虽然对刚度要求没有明确的量化指标，所有电气设备均应牢固地固定在屏柜整体结构、组装结构件、面板或支撑件上，如果屏柜没有足够的刚度，就会由于屏柜的变形而影响设备的安装与正常工作。其次如果屏柜没有具备足够的刚度，可能导致屏柜抗振性能差。另外在设计屏柜时尽量使结构刚度协调，避免在结构中产生刚度突变，从而使结构中产生应力集中，降低结构强度，缩短结构寿命。

2.轨道交通电气屏中的铆接工艺

2.1 铆钉连接主要特点

作为常用的一种固定连接方式，虽然铆接连接存在降低构件强度，容易引起变形，增加结构重量，疲劳强度低等缺点，但是铆接工艺过程简单，连接易于实现自动化，能适应各种不同材质的构件之间的连接，因此铆钉连接在航空’汽车’家电等领域的应用仍然非常广泛。同时铆接相对螺栓联接而言，铆接更为经济、重量更轻，适于自动化安装。但铆接不适于太厚的材料、材料越厚铆接越困难，一般的铆接不适于承受拉力，因为其抗拉强度比抗剪强度低得多。

2.2 铆接分类及其连接形式

按照铆接的用途铆接可以分成普通铆接、密封铆接、特种铆接等。普通铆接工艺过程最为简单，方法成熟，应用最广。密封铆接用于结构要求防比漏气、漏水、漏油的部位，工艺过程比较繁琐，需要敷设密封材料，而且密封材料对施工温度、湿度和环境有较高的要求。特种铆接主要用在结构的主要受力、不开敞、封闭的部位，铆钉结构复杂，制造成本高，应用范围较窄，主要有环槽铆钉、高抗剪铆钉、空心铆钉、抽心铆钉、冠头铆钉等。 同时，根据铆接工具设备的不同铆接可以分成手铆法、锤铆法、压铆法、自动钻铆法。手铆法和锤铆法的工作效率低，铆接质量不稳定，噪音大，工作环境差。铆钉是一种分散的连接方式，在传递局部载荷时容易形成应力集中从而加速疲劳损坏。铆接过程中在铆钉孔周围产生的残余应力可有效提高铆接结构的疲劳寿命。铆钉连接是严格按照工艺流程进行的一种连接方式，随着铆接技术的发展以及铆接自动化的应用使得铆接过程具有很高的一致性，使得在设计阶段考虑残余应力对疲劳损坏的影响成为了可能。因此了解铆接残余应力和工艺参数之问的关系，使得铆钉孔的残余应力均匀分布具有十分重要的意义。

2.3 铆钉连接结构的应用

铆接结构设计时，通常是根据承载情况及具体要求，按铆接规范选择铆缝形式，确定有关结构参数、铆钉直径和数量。因此，在进行轨道电气屏柜而定连接的时候，应事先进行相关参数的确定，然后设计出最为合理的铆钉链接结构，然后再施工阶段按照结构设计进行施工，以求达到最佳的施工效果。

3.轨道铝合金柜体的加工

轨道铝合金柜体主要材质是铝合金，而这种材料与钢铁材料相比，由于铝及其合金具有独特的物理化学性能，因此在焊接过程中存在一系列特点，具体表现在以下几个方面：熔化温度和热容量较低，纯铝的熔点为660℃，铝合金的熔化温度随合金的种类不同而不同，其范围在530-650℃之间，都比钢和铜的熔点低，所以容易熔化。铝及其合金熔体很容易吸收气体，溶解于焊接接头中的氢气来源于焊接火焰、电弧气氛、熔剂、基体金属和填加金属表面的污染、与氧化膜同时存在的水分和大气中的潮气等。铝和氧的亲和力很大，铝容易和氧化合，即使在空气中短时间存放也会生成一层很薄的膜。目前用于轨道铝合金柜体的焊接方法主要有：惰性气体保护焊、焊条电弧焊、气焊、激光焊、电阻焊、钎焊、摩擦焊等，其中摩擦焊是目前较先进的焊接方法。

4.结语

从上面的文章中，我们可以看出轨道交通电气屏柜，对于轨道列车的重要性。一旦要是该电气屏柜出现些小问题，很有可能就会对整个列车的运行系统产生影响。因此，在进行轨道交通电气屏柜的设计的时候，一定要按照规范进行操作，尽最大可能性的保障电气屏柜的质量。因为，该电气屏柜是需要进行焊接的，因此，也一定要注重焊接、和铆接工作，不要让问题出现在这些比较复杂的工艺上，因为，只有这样做，才能确保最终的电气屏柜的质量。

参考文献

第5篇：轨道交通结构设计范文

关键词：轨道交通；设计；高架结构

1高架城市轨道交通建设现状

众所周知，伴随着新世纪的到来，中国的城市轨道交通建设也翻开了崭新的一页。目前中国人口过百万的三十四个城市中，有二十个超大城市和特大城市正在建设和筹建自己的轨道交通。目前在建的线路长度近400公里，这其中高架线路型式因其造价低、建设周期短而越来越受到决策者和设计者的青睐。据统计，在已建成通车的8条146.94公里的线路中，仅有一条高架线，长度占17%，而正在建设的16条线路中，高架长度已占到约40%。表1为已建项目高架线路情况统计。

城市快速轨道交通高架桥梁与一般城市高架道路桥梁不同，虽与铁路桥近似，但也有其特殊性，主要体现在以下几个方面：

①桥上铺设无缝线路无碴轨道结构，因而对结构型式的选择及上、下部结构的设计造成特别的影响；

②城市轨道交通特有的桥面系布置及接口关系；

③列车的运行最高速度为80km/h， 运行密度大，维修时间短；

④建设地点一般位于城区或近郊区，对景观要求、施工工期及环保要求较高。

目前，正在建设高架轨道交通项目的北京、上海、武汉等地，业主和设计者已充分认识到了上述特点，并积极开展了分析研究工作，为高架结构的选择和设计积累了一定的经验，正在修编的《地下铁道设计规范》也特别加入了高架结构这一章。本文重点论述了高架结构型式选择的影响因素及高架结构设计应注意的问题，供大家探讨交流。

2高架型式选择的影响因素

高架线路型式的显著特点是建设周期短、造价低，但同时也会带来景观及噪音污染的问题，因此，选择高架型式必须考虑建设地点、景观及环境影响因素。

2.1 高架型式的适用地段

在轨道交通线路设计时， 在如下地段考虑选择高架型式是比较适宜的：

1．城市繁华地区以外的城近郊区，周围建筑较少。道路宽阔，线路可选择在道路一侧或道路中间。

2．连接城市中心区与周围卫星城、开发区、机场等。

3．中等规模及以下城市，规划予留出城市轨道交通专属用地。

根据上海明珠线一期工程及泰国等城市的经验，在大城市中心区一般不建议采用高架线路。

2.2 高架型式与景观影响

高架车站、区间具有工程量小、工程投资少的特点，但同时会给城市带来景观上的不协调、噪音的污染等问题。针对高架车站、区间本身的特点，首先应从建筑布局、结构形式及环境设施上进行全面的构思，对所处地段的地形、环境特征加以巧妙的、空间尺度适宜的利用，将轨道交通设计成在景色中运行的流线，连成一幅巨大的动态的画面。处理得当，不仅会消除其对城市景观的负面影响，而且会为城市增添一道亮丽的动态风景线。

解决高架型式对景观的影响主要可从区间高架结构型式的选择、车站造型和车站体量等方面考虑，建议采取以下几方面的措施：

1)高架线路首先注意线形，应与区域特点、土地利用规划、原有道路相协调。平面线形应尽量平衡流畅。

2)道路分幅，尽量留出中央的绿化分隔带，两侧又留有不同层次绿化的行道树，给人以明快舒适之感。

3)车站设计地点，结合旧城改造或新区予留两侧的绿化地，这会改善街道景观和人们的心理感受。其次要从质感、色彩等方面考虑与环境的协调，以求获得美观的视觉效果。另外，车站建筑也应体现文化内涵及历史传统建筑化的基本元素。

4)高架结构形式的选择必须借鉴桥梁美学的概念，充分考虑合理的高跨比、梁体外部线形及桥墩造型。

5)高架车站的体量也是景观设计应注意的问题。高架车站应简洁通透，尽量缩小车站体量，减少站务用房。

2.3 高架型式与环境影响

高架轨道交通工程的建设和运营不可避免地对沿线周围环境产生影响；其主要影响因素有噪音影响、振动影响及施工环境影响。

2.3.1噪声影响

在建设施工和运营期间均会产生噪音影响。

施工期间噪声环境影响，主要来源是拆除建筑物作业、道路破碎作业、钻孔灌注桩作业、挖掘、运土等工种。因此，大型挖土机、空压机、钻孔机、重型车辆、风镐、振动棒、电锯、混凝土搅拌机、大型吊机等是各个阶段噪声。

运营噪声为列车在地面及高架线行驶时向线路两侧辐射的噪声，主要有车辆噪声和车辆运行时激发桥梁结构振动而产生的“二次噪声”；车辆噪声包括动力系统噪声和轮轨系统噪声。轮轨噪声包括平直轨道上的滚动噪声、钢轨接缝处的撞击噪声以及弯道和制动时的尖叫声，这些噪音声源是由于轮轨互相作用激发车轮和钢轨的振动而产生的，它的产生主要与线路型式、桥梁结构、车辆类型、列车长度、行车密度及感应点距地面高度等因素相关。

2.3.2振动影响

振动和噪声是不可分的，振动的强度也就是噪声的强度。施工期间产生振动的主要因素有：大型挖土、重型运输、道路破坏及回填夯实等。

运营期间的振动主要是由列车运行时的动力振动而引起结构的振动及列车通过桥墩、基础传至地面的振动。结构自身的振动应用结构动力学由设计解决，传至地面的振动会对相邻建筑产生影响。

2.3.3工程环境影响对策

减振降噪主要有三种途径，其一，振动噪声源减振降噪，主要通过降低轮轨冲击力和摩擦以及减振系统实现。主要措施有控制最小曲线半径、轨下设置橡胶减振垫、梁下设置橡胶支座等。其二，在噪声的传播途径中通过吸收和阻隔等方式降噪，最常用的方式是桥上设置声屏障。其三就是在需要降噪的具置设置隔音吸音设施，如隔音窗，隔音外墙等。减振降噪措施：

1)尽量避免过小的曲线半径。在设计过程中合理的进行纵平面布置，确保线路的平顺。这一措施同时还能降低轮轨的磨耗，提高列车通过曲线时的安全度和舒适度。同时线路的选择应距周围建筑物一定距离。

2)桥上采用无缝线路。

3)根据不同路段的减振降噪要求采用不同类型的弹性扣件和道床形式，在达到减振降噪要求的同时尽量作到经济合理。如北京城市铁路采用的隔而固钢弹簧浮置板道床，可有效地减振和消除固体声。减振效果为：噪声传递损失可达40-60dB。

4)列车在高架线路运行时产生的结构噪声与高架结构主梁的型式、墩台基础结构及支座布置情况有很大的关系。设计中考虑在人口密集区采用槽形梁可有效降低列车运行时的噪声影响。基础采用桩基础，以减小震动向远距离的传播。支座采用抗振动性能好的板式支座。

5)施工过程中，施工单位应制订环保措施规程及实施细则，并成立工作小组，经常检查落实条例执行情况。合理制订施工工艺流程，优化施工工序，缩短施工工期。做好施工期的交通疏解工作，防止交通拥挤阻塞。

6)桥梁结构在外侧设置声屏障进行降噪处理。

7)在沿途建筑物上增加隔声窗。

8)结合改建后的道路横断面设置绿化带，可以有效地降低地面噪声。

3 高架结构设计应注意的问题

3.1 特殊荷载

轨道交通高架桥因桥上铺设无缝线路，引起了一些特殊力。桥上铺设无缝线路因温度变化、列车荷载的作用以及冬季钢轨折断致使梁轨之间产生相对位移，因扣件纵向阻力的作用，梁轨相对位移受到约束，因此梁轨间产生大小相等、方向相反的纵向力。它们分别是：伸缩力、挠曲力、断轨力，制动力与铁路桥也不同。

3.2 变形控制

由于城市轨道交通高架桥采用无渣无枕轨道结构，钢轨扣件调高量仅为40mm，即桥梁的后期变形不能大于40mm.桥梁设计时必须考虑变形控制。主要的变形包括予应力混凝土梁的徐变变形和基础的后期沉降。从1997年开始，笔者有幸参加了国内第一条高架城市轨道交通线路-上海明珠一期工程的设计及该工程对桥梁的徐变控制和基础沉降的研究课题，课题从设计、施工监测、到运营阶段对桥梁的徐变和沉降进行了深入研究，课题历时4年多。正在建设的北京城市铁路，也对桥梁的徐变进行了测试，工程实践表明，在设计和施工过程中采取一些适当措施，其变形是可以得到有效控制的。

控制徐变变形的措施：

1．设计时适当增加梁的刚度，减少弹性变形，从而减少徐变变形基数；

2．优化予应力钢束布置，控制张拉应力。

3．提高张拉时混凝土的龄期。

4．梁体设计预拱度时考虑徐变变形的影响。

5．施工加强对混凝土的养护，减低水灰比。

6．梁浇注完成后，要做好施工组织，尽量延迟承轨台开始浇注的时间。

7．加强监测，将测量信息及时反馈给设计。

基础变形控制

1．尽量采用桩基础；

2．增加桩长；

3．增加桩数；

4．选择持力层。

3.3 桥梁结构形式的选择

长距离的高架桥结构形式的选择应遵循安全、经济、美观、便于施工，满足桥下道路交通及环保要求，因此，高架桥区间标准段桥式选择的成功与否，是高架线路建设能否成功的关键因素之一。

3.3.1合理跨径：从景观、经济和施工技术等各方面综合考虑确定。区间标准梁的合理跨度以25m-30 m为宜。

3.3.2结构体系：城市中小跨度桥多采用简支梁体系或连续梁体系。简支梁结构简单，受力明确，容易做到设计标准化、制造工厂化、施工机械化，安装架设方便， 施工速度较快。连续梁桥为超静定体系，其优点是结构刚度大，变形小，动力性能好，有利于改善行车条件，减小列车运行产生的噪音和振动。优先推荐简支梁体系。

3.3.3梁型

根据几条线的建设经验，区间标准梁的结构型式重点应考虑预应力混凝土箱梁、预应力混凝土槽形梁和预应力混凝土T形梁。

箱梁能适应各类条件，是目前国内广泛采用的高架结构形式之一，它具有闭合薄壁截面，抗扭刚度大，整体受力性能好、动力稳定性好。箱梁外观简洁、适应性强，在区间直线段、曲线段、折返线及渡线段等处均可采用，对于斜弯桥尤为有利。

T形梁属肋梁式结构的一种，其抗弯性能好。由于主梁为工厂或现场预制，故质量较高。桥梁上部结构由四片T梁相互联结而成，吊装重量轻，施工方便，且构件容易修复或更换。

槽形梁为下承式梁，与上承式梁相比，其最大优点是结构高度相对较低，且两侧的主梁可起到隔音作用。

表2列出了各种型式梁特性的综合比较。

3.4 施工方式选择

对于标准区间桥梁，其施工方法主要有整孔预制方案、节段拼装和现浇三种方式。从表1可以看出，在目前国内建成和在建的线路中，桥梁施工方法多采用现浇，这是由于当时国内桥梁运输和吊装设备的限制及标段划分较小的原因造成的。但是，世界上桥梁技术发展迅速，桥梁的结构也在多样化，特别是由于桥梁架设施工技术的发展，促使各类桥梁的架设质量与进度不断提高。由于高速铁路桥梁和轻轨交通高架桥梁发展的需要，也使架桥设备与技术日新月异。修建城市轻轨高架桥，应采用预制简支梁吊运架设法，利用现代桥梁施工设备与技术，以流水作业方式进行建设施工。这种方法已在意大利、法国、南韩、墨西哥等国家被证明是保证桥梁外观质量、缩短工期、降低总成本、减少施工对社会的负效应的最佳方式。

预制施工方案的特点：

1)在现场预制箱梁，通过运输机械将箱梁运到桥位，再利用架桥机械将箱梁安装就位。

2)对施工现场周边的城市环境影响较小。由于采用预制、吊装的施工方法，在桥墩及基础施工完成后即可对施工沿线现场进行清理，并在线上完成桥梁架设，可有效减小拆迁量，减少施工场地占用面积和时间以及对城市交通的影响。

3)桥梁上部结构为工厂化生产，施工工艺简单易行，技术成熟，桥梁的内部质量及外观都能得到保障，可有效避免全线现浇作业中桥梁质量参差不一，外观相差较大的现象。

4)整孔预制、运输、架设方案单工作面施工速度远远快于其他施工方案。如采取恰当运梁方式，更有利于减少施工对城市环境及城市交通的影响。

5)预制施工的发展-阶段拼装法：分段箱梁的运输、安装方便，采用跨越式架桥桁机，对交通和社区的干扰最小。此外桥梁跨度较大并可灵活调整。

3.5 车站结构型式及减振措施

从结构形式上高架车站主要分三类：站桥分离式，桥从车站穿过，与车站的构件不发生任何关系；站、桥结合式，即行车道处设行车道梁，该梁简支在车站框架横梁上，支承点采取减振措施；站、桥合一式，即车站部分框架结构作为行车道，列车直接在框架梁板上行走。这三种结构形式有如下的优缺点：

高架车站结构型式比较表

表3

3.6 使用环境对结构设计的特殊要求

城市轨道交通高架桥作为重要的生命线工程，其使用寿命为100年，因此设计时应满足耐久性要求。高架车站，因站台雨棚多设计为半开敞式，因此设计时应按露天结构进行设计。

4 需进一步研究的课题

虽然城市轨道交通高架桥的建设已有一些经验，但仍需解决以下问题：

1)桥梁结构耐久性及100年设计基准期的设计参数选择。

2)施工方法研究，如整孔预制运架技术、阶段拼装技术、先张预应力技术等。

3)车站型式及规模优化。

4)减振降噪技术。

5 结语

综上所述，城市轨道交通高架型式的设计有其自身的特点，它涉及了线路、桥梁、轨道、建筑景观、建筑结构、环境保护、施工等多个领域，是一个综合的设计系统。作者在这里只是抛砖引玉，希望中国的高架城市轨道交通系统建设不断完善、持续创新。

参考文献

第6篇：轨道交通结构设计范文

地铁车站是城市轨道交通路网中一种重要的建筑物，作为城市轨道交通枢纽站点、地面客流的集散点，联系着地面与地下的客运功能，其安全稳定是最为重要的。同时，地铁车站建设费用较高，如何做到经济合理，同时结构安全可靠是非常重要的。 1 工程概况 长沙市轨道交通1号线呈南北走向，一期工程线路全长23.569km，全线共设车站20座，湘雅路站为长沙市轨道交通1号线第5个站，为地下二层11米岛式站台车站，设有双停车线，停车线上层为物业开发。车站位于位于湘雅路与黄兴北路交叉路口，沿黄兴北路设置，湘雅路交通流量大；沿湘雅路主干道两侧分布有光缆、路灯线、污水管道、自来水管道、中压天然气管道。地下管线埋深0.56m~2.87m。车站周围主要以住宅为主，车站北端有湖南省医药卫生科研中心、长沙灯头厂、省科技出版社等建筑。

2水文地质概况

湘雅路站车站主体基坑深约16.80～17.57m，基坑宽19.7～21m，顶板覆土厚约3.21～3.68m。本站地貌单元属湘江Ⅱ级侵蚀冲积阶地，地形开阔，地形有起伏，主要覆盖层为上更新统白水江组(Qbs)冲积层。

基坑开挖地层从上至下依次为：杂填土，层厚0.60～10.40m；粉质粘土，层厚为1.20~11.40m；圆砾，层厚为0.20～3.90m不等；强风化板岩，层厚为1.30～13.50m，围岩等级为Ⅳ级；中等风化板岩，层厚为3.00～24.60m不等，围岩等级为Ⅲ级。本站地质剖面见图1，各土层的物理参数和岩土物理力学指标建议值见表1。

图1 湘雅路站地质剖面图

表1 各土、岩层物理力学指标参数

地层代号 岩土名称 天然密度 固结快剪 土的侧压力系数 基床系数 承载力标准值

凝聚力 内摩擦角 垂直 水平

ρ c φ ξ Kv Kh fa0

g/cm3 kPa ° MPa/m MPa/m kPa

1-2-1 杂填土 1.7-2.0 8-10 8-10 0.55-0.59 2-5 3-5 65-75

2-1 粉质粘土 1.8-2.1 45-55 17-20 0.30-0.35 25-35 6-8 200-220

2-8 圆砾 2.0-2.2 0.28-0.35 30-40 35-40 240-260

13-1-2 强风化板岩 2.2-2.4 160-180 180-200 350-380

13-1-3 中风化板岩 2.2-2.4 350-450 500-520 1100-1300

3 结构设计以及施工方法探讨

本车站主体采用明挖法施工，明挖法施工具有施工安全，施工质量容易保证，施工作业面开阔，有利于提高工效，缩短工期等优点，但施工期间对地面交通影响较大。主要结构尺寸的拟定是在满足建筑限界、结构强度、防水要求，考虑施工误差，结构变形、沉陷等因素，根据地质和水文资料、车站埋深、结构类型、施工方法等条件经过计算确定（见表2）。车站为地下二层二跨箱型结构，主体结构均采用钢筋混凝土，由边墙、立柱、梁板组成结构体系、顶板、中板承受竖向荷载，通过柱子和边墙将荷载传递到底梁和底板。

表2 车站主体内部结构尺寸表

序号 部位 构件尺寸 材料规格 抗渗等级 保护层

厚度

mm mm

1 顶板 800 C35 P8 迎土面 50

背土面 40

2 中板 400 C35 30

3 底板 900 C35 P8 迎土面 50

背土面 40

4 地下一层侧墙 700 C35 P8 迎土面 50

背土面 40

5 地下二层侧墙 700 C35 P8 迎土面 50

背土面 40

6 顶纵梁 1100×1800 C35 P8 迎土面 50

背土面 40

7 中纵梁 800×1000 C35 30

8 底纵梁 1100×2310 C35 P8 迎土面 50

背土面 40

9 中柱 700×1000 C45 30

4结构合理性优化分析研究

车站主体结构计算按底板作用在弹性地基上的平面闭合框架结构进行内力分析。车站采用全包防水，围护结构为临时支护结构，车站主体回筑完成后，在车站顶板位置地下连续墙上设抗浮压顶梁。围护结构与车站边墙间仅有压力传递。采用有限元软件SAP2000软件计算。结构计算按永久荷载、可变荷载、施工荷载和偶然荷载的各种组合进行。根据本站工程地质和水文地质的特点，考虑施工完成初期阶段、近期使用阶段和远期使用阶段水浮力分别按0%、50%、100%进行计算分析；荷载按结构最不利受力情况进行组合。

标准断面使用阶段计算图式及荷载见图2。

图2 主体结构使用阶段计算简图

4.1内力计算结果（见图3和图4）

图3 车站弯矩、剪力包络图

图4 车站轴力包络图

4.2车站主体结构标准段设计内力

表3 主体结构标准段设计内力表

结构部位 设计内力 截面高度 配筋率 裂缝宽度

M(kNm) N(kN) Q(kN) (mm) (%) (mm)

顶板 支座 -1316.8 -506.6 833.98 800 1.03 0.18

跨中 750.68 -506.6 -36.54 0.61 0.13

中板 支座 -248.61 -1153.86 132.82 400 0.63 0.20

跨中 101.13 -1153.86 -1.81 0.52 0.04

底板 支座 -1640.19 -1322.81 1067.32 900 1.05 0.20

跨中 990.02 -1322.81 40.13 0.68 0.13

侧墙 顶支座 -969.65 -772.65 -506.6 700 1.05 0.17

底支座 -1640.19 -1216.11 1322.81 1.53 0.20

跨中 336.58 -1061.1 -587.63 0.47 0.06

5结论

根据结构计算内力值，除按强度进行截面验算及配筋计算外，还须按最大裂缝宽度，控制在迎水面不大于0.2mm，背水面不大于0.3mm的要求进行裂缝验算，以确定各截面的配筋。

计算结果表明，结构构件除按强度控制外，主要按照控制裂缝宽度要求进行配筋。其配筋率基本上控制在经济配筋率范围内，构件尺寸是合理、经济的。由于结构周边土体的约束作用，地震力、人防设防荷载对地下结构绝大部分构件和位置为非控制因素，仅需按抗震、人防要求，进行构造措施处理。

参 考 文 献 【1】关宝树 隧道工程设计要点集［M］北京：人民交通出版社，2003. 【2】GB50157-2003 地铁设计规范［S］北京：中国建筑工业出版社，2003【3】GB50010-2010 混凝土结构设计规范［S］北京：中国建筑工业出版社，2010

第7篇：轨道交通结构设计范文

文献标识码： A（一）桥梁设计背景佛山市轨道交通二号线跨越广珠高速处为三线桥，与广珠高速斜交，两者夹角为78°连续梁主墩与广珠高速平行布置，三线分修，跨度分别为右线（ 50.84+68+38.48）m钢-混组合连续梁；中间出入段线跨度为（ 46+68+46）m钢-混组合连续梁；左线为（ 38.48+68+50.84）m钢-混组合连续梁。连续梁与广珠高速之间关系如下图所示。（二）梁部结构设计下面以左线（ 38.48+68+50.84）m钢-混组合连续梁为例进行探讨。1、梁部构造该梁为5.1m宽的单梁变高连续梁桥，箱梁采用Q345qC钢材，横隔板间距为3m一道，除了支座处和跨中处距离不同。（横隔板布置间隔顺桥方向为39m段：0.5+1.85+1.85+2+10×3+2+0.8；68m段：0.8+2+10×3+2.4+10×3+2+0.8；53m段： 0.8+2+14×3+2+2+1.85+1.85+0.5；加下划线部分为20mm厚度的横隔板，其余的横隔板厚度为16mm。）梁高边支座为2.4m，主跨支座处为3.4m，主跨跨中梁高为2.4m。钢箱桥面设置剪力键，上面浇筑25cm厚度的c50钢纤维混凝土并设置钢筋，使混凝土参与全桥受力。结构尺寸见下各图及表格：表一特殊尺寸表表二通用尺寸表（三）模型的建立梁部划分为140个单元，146个节点，截面边支座沿桥纵向有6m等高面，主跨支座沿桥纵向也有6m等高面，主跨跨中有8m等高段，其余截面为变截面，变截面曲线满足二次方程。对于曲线计算圆心角知，该弯梁圆心角小于30°，可按照相同跨度直梁建模计算，结果差别不大。故模型采用相同跨度单梁模型。模型中支座沉降组每个沉降组设置为1cm，然后采用模型自动计算，取最不利沉降状况与其他荷载进行组合。模型中关于横隔板的模拟采用估算重量然后加节点荷载进行加载模拟。建模过程中对钢箱和混凝土桥面板的连接进行了两种模拟：一种是建两种材料及截面，节点之间采用刚性连接；一种是采用建立联合截面进行模拟。由于采用刚性连接的建模方式可以方便的模拟先钢箱后混凝土桥面板的施工过程，同时便于反应出混凝土桥面板所受的应力以便配筋计算等，经计算两种计算结果差别不大，这采用刚性连接方式建模。结构计算模型示意图

钢箱部分细部图1、结构材料 （1）梁体钢材：Q345qC；（2）桥面混凝土：C50钢纤维混凝土2、荷载（1）二期恒载：包括钢轨、疏散平台，固定护栏钢筋混凝土后浇块，电缆槽及防水层，保护层等。采用71.5kN/m。（2）竖向活载：采用B型车，车辆满载荷载按轴重140kN，冲击系数取0.8车辆荷载轴重轴距图（3）温度荷载：参考地铁设计规范和查询佛山当地气象资料，当地平均最大温差为24℃，按最不利情况设置温度储备，模型计算温差40°。

温度1

系统升温20度

温度2

第8篇：轨道交通结构设计范文

关键词：轨道交通高架车站 新型安全防护隔离挂架 可行性分析

Abstract: along with our country city to change a gradual progress and city of increasing traffic pressure, city track traffic construction is developing rapidly, it is bound to the already saturated city traffic impact. According to the construction characteristics of elevated rail transit station, in the analysis of conventional safety hanger on the basis of discussing, and put forward the suitable for the current elevated station construction safety protective measures.

Key words: elevated rail transit station in the new security isolation rack feasibility analysis

中图分类号：U213.2 文献标识码：A文章编号：

随着城市建设的迅猛发展，为了缓解日益增加的交通压力，国内许多大中城市不断投入大量的人力和财力，纷纷投入到轨道交通的建设项目中。由于城市轨道交通工程施工期间必然会占用城市道路，影响到已经接近饱和的城市交通，特别是高架车站往往设置在城市主干道和干道中间，车流量和行人量大，占地面积大、施工周期长，因此在施工时间内，城市道路通行能力将会因城市轨道交通工程的施工而大大降低，为了保证城市主干道的畅通，确保行车和行人的安全，城市轨道交通高架车站在施工时必须建好安全防护隔离措施。

1、现状分析：

目前在建的轨道交通高架车站的安装工程都把“不占道或少占道施工、将轨道交通的建设对交通的影响降低到最小”作为一项重要的评定标准，并已成为轨道交通建设工作的一项重点工作。考虑到高架车站轻钢雨棚及外立面装饰工程往往在车站土建主体结构验收后实施，由于土建施工中的“地面门型隔离措施”对交通影响很大，且对道路交通安全产生很大的安全隐患，因此一旦主体结构完成，各部门会立即催促土建单位及时拆除原隔离措施恢复原有路貌。

综合上述因素，各高架车站的轻钢雨棚及外立面幕墙施工必须考虑适合自己专业的安全隔离措施，即要保证地面交通安全，又要作为施工用的安全防防护措施操作平台，“常规措施挂架做法”见下图：

前提条件：措施挂架上安装措施平台：钢平台尺寸“宽度*长度”=2.8*3m，上铺设竹跳板和防火石棉布，其恒载荷载标准值为：qk=0.5kN/m2，活荷载标准值为qk=1.0 kN/m2；化学锚栓M16采用8.8级螺栓，化学螺栓承载力设计值：拉力N≥65kN，剪力V≥45kN。

2、提出问题：

通过对“常规做法”的分析，在满足原“受力条件”的前提下，积极思索新的技术方法，对“措施挂架”进行有效地优化，该方法不影响高架车站墙体砖墙的施工，能够确保土建专业和装饰专业的施工，“改进做法”建议按照下图进行实施，

3、可行性分析：

3.1集中荷载设计值计算：

则SG=0.5*2.8*3.0/2=2.1kNSQ=1.0*2.8*3.0/2=4.2kN

故集中荷载设计值为：F=ΥGSG+ΥQSQ =1.2*2.1+1.4*4.2=8.4KN

计算简图(见下图)：

以A点为矩心，按照“力矩平衡”的原则，计算轴力FB:

FB*0.55=8.4*(0.55+0.15)+8.4*(2.8+0.55+0.15),则FB=65.673KN。

3.2 B节点[10杆件验算：

查询[10的相关数据：截面积A=1274mm2，对 [10杆件进行验算：

（1）轴向拉应力δ=FB/A=65673/1274=51.55MPa

（2）根据“改进做法”要求，采用3颗8.8级、M16的化学锚栓，则化学锚栓承受剪力最大，验算如下：

Vmax=3*45KN=135KN>FB=65.673KN 满足要求

（3）B节点焊缝受力计算：

焊条采用E43型焊条，焊脚尺寸hf=5mm，故he=0.7hf=3.5mm；槽钢[10焊缝长度L1按照单面进行计算；加筋板-6*150*150焊缝长度L2按照双面角焊缝进行计算，则焊缝长度L计算如下（每条焊缝起落弧长度按照10mm进行扣减）：

L= L1+L2=（100+48+48-10）+[（150-10）+（150-10）]=466mm，则焊缝面积Aw=3.5*466=1631mm2，据此进行焊缝强度验算：

fw= FB/Aw=65673/1631=40.27 MPa

3.3 杆件BC验算：

通过对“改进做法”进行图纸分析，BC段作为压弯构件，应进行“受弯构件的计算”，考虑到B节点所受弯矩最大，下面从抗弯强度和悬挑梁挠度变形两个方面进行计算：

（1）抗弯强度计算：

弯矩计算：Mx=8.4*（2.8+0.15）+8.4*0.15=26.04KN·m

查规格为LH250*125*4.5*6的H型钢，Wx=219088mm3，计算如下：

Mx/ Wx=26.04*106/219088=118.86 MPa

（2）挠度变形计算：

按照悬挑梁考虑，则挠度容许值[ω]=L/200=3000/200=15mm，最大挠度计算公式如下：Υmax=PL3/3EI，参照LH250*125*4.5*6的H型钢，其中各参数数据：

P—按8.4KN计算；

L—按3m计算；

E—弹性模量，按206000 MPa计算；

I—截面惯性矩，按27386000mm4计算。

计算结果Υmax=(8.4*103*27*109)/(3*206000*27386000)

=13.4mm

4、结论：

城市轨道高架车站站台雨棚及外立面装饰工程作为一项综合工程，大量的工作都需要在车站土建结构完成后实施，而几乎所有的高架车站都位于交通干道上，因此施工前必须投入大量的人力、物力来完善安全隔离措施，通过对“常规隔离措施挂架”进行科学的研究，在确保施工、消防及道路交通安全的前提下，提出明确的“改进做法”，大大降低了各车站的措施投入，应该说“新型隔离措施挂架”是完全可行的。

参考文献:

[1]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）

[2]《钢结构工程施工验收规范》（GB50205-2001）

第9篇：轨道交通结构设计范文

【关键词】城市轨道；交通建设；土地利用；长效机制

【 abstract 】 the construction of urban rail transit and development needs in the peripheral land resource use, its construction and development of urban spatial distribution and the use of the land along the strength has a profound impact, in order to better to optimize the urban layout, improve the efficiency in the use of land resources, the urban rail transit construction and land in the use of resources mutually, must adopt feasible measures of urban rail transit construction planning. This paper will be to the above problems are analyzed and studied.

【 key words 】 urban rail; Traffic construction; Land use; Long-term mechanism

中图分类号： U213.2文献标识码：A文章编号：

1.前言

随着我国经济社会的的不断向前发展，城市化的进程也不断推进，城市的规模也在不断扩大，城市人口也越来越多，随之而产生的交通拥堵问题也越来越严重，为了解决这一燃眉之急，我国许多城市都把城市轨道交通建设作为改善城市交通拥堵问题的关键性措施，成为城市长远发展的重点性工程。然而，在具体的实施过程中，一味的去解决客货运问题，而没有注重轨道交通建设与城市土地资源利用的长远发展，最终导致城市轨道交通建设同城市的整体土地发展规划不协调，严重制约了城市土地资源的整体效益和长远发展，同时也不能充分发挥轨道交通的运用价值，也没能使城市客货运问题得到根本性的解决。为了更好的促进我国城市建设沿着健康、稳定、持续、快速的方向发展，其轨道交通的规划也要进行严格的规范，最终实现我国的轨道交通建设与城市土地资源利用的协调发展。

2.轨道交通建设对城市周边土地资源利用的影响

2.1对城市空间布局的影响

在我国许多城市的老城区都有了既定的城市结构，以客流量为导向的城市轨道建设，受到现有城市结构形态的制约。而在城市的郊区及开发新区，轨道建设多以向客流导向为主，其发展和建设会对城市的空间形态布局存在引导性的作用，关系着城市的健康发展。在我国的城市轨道建设中常用的线网结构有:环形、放射形、环形放射式及方格网式。随着城市轨道交通的发展及演变，其线网结构已不是以单一的模式存在，而是以上述几种基本模式相互综合而发展成为复杂型的结构模式。伴随着城市建设规模的不断拓展，轨道线路不断增加，城市轨道交通的线网结构也在不断的发生变化，向多样化的趋势发展，产生了形式多样的结构模式，与此同时城市的空间布局也在不断的发生变化。

2.2影响城市土地的使用强度

轨道交通的发展可以对客流的走向产生影响，有利于促进城市土地资源的密集型开发。导致商业区、住宅区、工业区、文化区等集中分布，造成显著的城市集聚效应，从而使城市的土地资源利用率不断上升，有利于城市土地资源的集约化发展。对于城市轨道交通来讲，城市土地资源的集约化运用，可以以轨道交通的每个站点为圆心，以交通辐射区为合理半径，形成密集型的串联式用地布局，沿着轨道交通干线依次展开，发展成为以轨道交通线路为主轴，“串珠式”发展的土地利用模式。而在主城区中，其站点的分布相对紧凑，站距一般较小，相邻站点之间及周边的用地将会连成一片，形成以轨道交通线为主轴的带状连续分布模式；在城市的郊区及新开发区其站点布置相对稀疏，站与站的距离往往相隔较远，此时将形成以轨道交通线路为主轴的高密度点状分布模式，从而有利于城市空间的进一步拓展及土地资源的可持续开发，为城市的近一步发展创造条件。

3.城市轨道交通建设与土地资源利用的协调开发

3.1平面、立体的统一规划

线路在进行规划时，必须对地上空间资源及地下发展空间进行综合考虑。经过合理的建设和规划，不仅可以对城市地上的土地资源加以充分的利用，而且城市地下的空间资源也可以充分发挥其价值，解决我国城市空间发展不足的问题。在规划建设中，要对轨道交通车站的地下商业街、上盖物业、周边停车场及其他方面的服务设施进行优先发展，展开立体性的开发及规划。由于结构设计、工程施工、管线拆迁及列车运营都要对各种地上及地下资源加以运用，在开发过程中可以进行联合的规划及开发。在对地下空间进行开发时，要考虑其与地表设施相衔接的问题，如地下停车场、商业区等在对出入口进行设置时，在充分考虑安全、交通等方面因素的同时，还要对客源进行引流，将他们引向其他商业设施及轨道通道。此种规划策略不仅可以对城市地下空间加以运用，同时又可以合理避免轨道交通建设与地下空间拓展而产生的矛盾，还可以对轨道交通的空间资源进行充分的开发和利用.

3.2对线路进行规划

一般情况下，轨道交通线路的选择要对以下因素进行考虑，如：发展政策、土地资源开发现状、技术条件、工程建设规模、线路的敷设方式、客流形成、主客流方向、客流集散点等。在工程的实施过程中，结合本城市土地资源的开发现状，对沿线土地的开发进行合理的安排及布局，同时对客流加以分析，使轨道交通沿线能够有更多的客流聚集，形成新的聚集点，以达到对轨道交通客流进行发展和培育的目的。.

3.3对车站进行协调规划

从车站的实际运用功能出发，将其实际用地面积、上建筑的容积率进行准确的计算和规划，根据中间站、枢纽、换乘站等不同的客流需求对用地进行核算，对其上盖物业进行调整，综合性的枢纽需根据最短距离进行换乘，以同厅、同台或便利的通道的方式与其他类型的交通方式进行衔接，同时还要综合考虑车站的各项功能，并以定量性的指标对其进行协调和规划。

3.4与周围建筑物的协调规划

城市轨道交通应与周围的其他建筑物进行统一的规划，通过一体化的规划,可以将城市建筑物与轨道交通的车站进行有机的结合，实现车站同其他建筑设施的协调开发，不仅有利于轨道交通服务质量的提高，还有利于获得其他的物业收益，同时有利于更好的改善城市景观。

【参考文献】

[1]李玲,汤振兴,张青军.城市轨道交通与沿线土地利用协调发展策略研究[J].黑龙江交通科技.2011(06).

[2]肖为周,王树盛,黄富民.轨道交通沿线土地利用变化对其客运需求的影响分析――以苏州市城市轨道交通1号线为例[J].现代城市研究.2010(02).

[3]王育.城市交通与土地利用相互作用的优化整合探讨――以北京为例[J].中国国土资源经济.2009(08).

[4]关于做好推荐住房城乡建设部城市轨道交通工程质量安全专家委员会专家人选的通知[J].中国勘察设计.2010(09).