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      某高架車站上部結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)與施工

      2020-07-20 12:01:24歐陽院平
      四川建筑 2020年2期
      關(guān)鍵詞:路站門式剛三陽

      吳 銘,周 丹,歐陽院平

      (長江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,湖北武漢430000)

      1 工程概述

      1.1 車站概述

      1號(hào)線輕軌三陽路位于京漢大道與三陽路交叉路口以東中央綠化帶上,該站為三層剛架式結(jié)構(gòu),側(cè)式站臺(tái)。車站主體一層為牽引、降壓變電所和售票大廳,二層為站廳、設(shè)備管理用房層,三層為站臺(tái)層,典型剖面見圖1。車站周邊環(huán)境復(fù)雜,覆蓋有三陽廣場(chǎng)、新長江國際、三陽金城、市規(guī)劃院、在建的融科天城四期及住宅等。

      圖1 1號(hào)線三陽路站典型剖面

      1.2 工程地質(zhì)

      根據(jù)勘察單位提供的地勘報(bào)告,擬建場(chǎng)地表層為松散的人工填土層(Qml);上部主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積(Q4al+pl)軟~可塑狀態(tài)的黏性土、粉質(zhì)黏土夾粉土;中部為稍密~中密的粉砂夾粉土、粉質(zhì)黏土,粉細(xì)砂,中密~密實(shí)狀態(tài)的細(xì)砂,含礫中粗砂,卵礫石;下伏基巖為白堊~下第三系東湖群(K-E)砂礫巖。按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011-2010(2016版))[1],本場(chǎng)地土的類型為軟弱土,建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類。

      2 車站改造設(shè)計(jì)方案

      新建的7號(hào)線三陽路站為地下二層車站,既有1號(hào)線三陽路站為地上三層高架側(cè)式車站。在保障1號(hào)線正常運(yùn)營的情況下,需要實(shí)現(xiàn)1號(hào)線、7號(hào)線的換乘。采用設(shè)定多級(jí)樓扶梯的方式,將7號(hào)線三陽路站換乘人流逐步引入到換乘天橋上。換乘天橋沿1號(hào)線軌道兩側(cè)平行敷設(shè),通過與一號(hào)線三陽路站廳層對(duì)接,在不影響現(xiàn)狀交通組織的情況下,完成1號(hào)線、7號(hào)線地上與地下站的換乘,見圖2、圖3。將換乘人流引入到1號(hào)線三陽路站以后,必然要對(duì)原有的三陽路站進(jìn)行改造來滿足新的功能使用需求[2-3]。

      圖2 7號(hào)線與1號(hào)線換乘平面示意

      圖3 7號(hào)線與1號(hào)線換乘剖視效果

      怎么在保障1號(hào)線三陽路站正常運(yùn)營的情況下,對(duì)其進(jìn)行改造優(yōu)化[4]?經(jīng)過多輪方案比選,最終確定如下方案:在既有車站的兩側(cè)加建兩層混凝土框架結(jié)構(gòu),上部新建門式剛架輕鋼屋蓋直接落在加建框架結(jié)構(gòu)混凝土柱上,見圖4。改造平臺(tái)與既有車站結(jié)構(gòu)通過樓面變形縫連接,成為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體系。

      圖4 1號(hào)線三陽路站改造剖面

      3 車站改造結(jié)構(gòu)計(jì)算

      本工程抗震設(shè)防烈度為6度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g,特征周期0.4 s,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,設(shè)計(jì)使用年限100年,安全等級(jí)為一級(jí),混凝土框架結(jié)構(gòu)和門式剛架抗震等級(jí)分別為三級(jí)和四級(jí)[1]。1號(hào)線三陽路站改造結(jié)構(gòu)計(jì)算主要由混凝土框架結(jié)構(gòu)和門式剛架兩部分組成,先采用MIDAS/Gen進(jìn)行門式剛架的設(shè)計(jì),再將提取的門式剛架柱底內(nèi)力輸入到混凝土框架結(jié)構(gòu)的PKPM模型中完成框架結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì),計(jì)算結(jié)果如下。

      3.1 門式剛架結(jié)構(gòu)計(jì)算

      主體門式剛架、支撐體系、屋面體系均采用Q235B級(jí)鋼。門式剛架MIDAS模型見圖5;一階振型見圖6,自振周期0.56 s,未出現(xiàn)局部失穩(wěn)情況;應(yīng)力分布見圖7,最大拉應(yīng)力和壓應(yīng)力分別為57.5 MPa和164.3 MPa,滿足強(qiáng)度要求;標(biāo)準(zhǔn)組合及可變荷載作用下的最大撓度見圖8、圖9,分別為55.1 mm、21.4 mm,滿足GB 50011-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。

      圖5 門式剛架MIDAS模型

      圖6 門式剛架一階振型

      圖7 門式剛架應(yīng)力圖(單位:MPa)

      圖8 門式剛架標(biāo)準(zhǔn)組合作用下豎向撓度(單位:mm)

      圖9 門式剛架可變荷載作用下豎向撓度(單位:mm)

      3.2 混凝土框架結(jié)構(gòu)計(jì)算

      混凝土框架結(jié)構(gòu)梁、板、柱等主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用C40混凝土,梁柱箍筋采用HPB300鋼筋,其它受力鋼筋均采用HRB400E。由于車站兩側(cè)框架相似,這里僅列出左側(cè)框架計(jì)算結(jié)果。框架結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件尺寸見表1。

      表1 框架結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件尺寸表

      采用PKPM建立框架結(jié)構(gòu)模型,見圖10;截取典型板跨內(nèi)梁柱配筋計(jì)算結(jié)果如圖11、圖12所示,配筋率為0.4 %~0.8 %,符合經(jīng)濟(jì)配筋率要求[5];根據(jù)計(jì)算結(jié)果,典型板跨內(nèi)梁柱實(shí)際配筋如圖13所示。

      圖10 左側(cè)框架PKPM模型

      圖11 典型板跨內(nèi)梁柱配筋計(jì)算結(jié)果(單位:cm2)

      圖12 典型板跨內(nèi)梁柱配筋率

      圖13 典型板跨內(nèi)梁柱配筋

      4 車站改造施工過程

      為保障在既有1號(hào)線三陽路站正常運(yùn)營的情況下對(duì)其進(jìn)行改造,需要對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行合理的組織設(shè)計(jì),具體施工步驟如下:

      (1)施工樁基礎(chǔ)、承臺(tái)及框架柱。樁基為直徑800 mm鉆孔灌注樁共112根,樁長44 m。

      (2)搭設(shè)腳手架,施工站廳層梁、板、柱。站廳層總建筑面積為1 680 m2。

      (3)搭設(shè)腳手架,施工站臺(tái)層梁、板、柱。站臺(tái)層總建筑面積為2 000 m2。其中在原有車站樓梯搭設(shè)支架時(shí)為了滿足乘客進(jìn)出,采用臨時(shí)封閉部分出口倒邊施工:①先封閉左側(cè)出入口,開放右側(cè)出入口,施工左側(cè)部分梁、板、柱;②再開放左側(cè)出入口,封閉右側(cè)出入口,施工右側(cè)部分梁、板、柱。完成站臺(tái)層梁板柱施工。

      (4)在施工上部門式剛架輕鋼屋蓋的時(shí)候,為防止落物,保障施工安全,在原有車站頂部施工臨時(shí)防護(hù)網(wǎng),再施工門式剛架輕鋼屋蓋。由于三陽路站附近周邊環(huán)境復(fù)雜,客流量較密集,剛屋架跨度較大,按照原位吊裝、組裝的常規(guī)做法存在諸多限制條件。為了盡量減少對(duì)1號(hào)線運(yùn)營和周邊環(huán)境的干擾,在地鐵非運(yùn)營期(凌晨12點(diǎn)~4點(diǎn)),門式剛架在車站端頭組裝好以后,利用滑軌、滑移小車和卷揚(yáng)機(jī)等將成品門式剛架拖到原設(shè)計(jì)部位進(jìn)行定位安裝。

      (5)門式剛架定位以后,安裝屋蓋構(gòu)件,拆除臨時(shí)防護(hù)網(wǎng)、原有鋼屋蓋,完成軌道交通1號(hào)線輕軌三陽路站改造工作。

      5 小結(jié)

      本文針對(duì)既有高架車站上部結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行了闡述。采用在既有車站兩側(cè)新建獨(dú)立框架結(jié)構(gòu)以及門式剛架的形式,在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全經(jīng)濟(jì)的條件下,通過倒邊施工、施工臨時(shí)防護(hù)網(wǎng)和布置滑軌小車整體平移主鋼架等施工措施,既能符合與新建線路的換乘功能需求,又能保障既有車站的正常運(yùn)營。本案例可為類似工程提供充分的參考依據(jù)。

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