淺談現(xiàn)代城市軌道交通高架車站變形縫設(shè)置研究

樓可城

摘要：隨著交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代城市交通高架車站的建設(shè)領(lǐng)域變得越來越廣泛。如何在設(shè)計(jì)規(guī)劃、構(gòu)造施工方面取得優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前在高架車站在施工與應(yīng)用過程中需要最先面對(duì)的問題?；诖?，本文結(jié)合成都市2號(hào)線某地鐵站實(shí)例簡述了高架車站的結(jié)構(gòu)形式及其特點(diǎn)、以及其內(nèi)力變形控制及其變形縫設(shè)置，以期在此基礎(chǔ)上可以對(duì)軌道交通高架車站構(gòu)造施工有著更好的了解：為變形縫的設(shè)置提供更好的依據(jù)：同時(shí)為相似的高架車站的建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：軌道交通高架車站：結(jié)構(gòu)形式：變形控制：變形縫設(shè)置

中圖分類號(hào)：TU375.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3024（2016）08-139-02

前言

隨著我國國家城鎮(zhèn)化發(fā)展腳步的加快，各地區(qū)建設(shè)的交通路線四通八達(dá)。但是隨著人們對(duì)生活質(zhì)量追求的提高，目前存在的交通運(yùn)輸線路已滿足不了所承受的壓力，雖然國內(nèi)諸多交通設(shè)施的建設(shè)水平已有了很大程度的提高，但是交通擁擠、污染大、噪聲大、行車速度緩慢、停車難等問題日益突出。而建設(shè)城市軌道交通高架車站不僅可以減少這些問題，并且投資少，占用空間小，這些優(yōu)勢(shì)使其成為現(xiàn)代城市交通設(shè)施建設(shè)的首選。

1工程概況

成都地鐵二號(hào)線起于龍泉驛，至于犀浦，全長42.3公里，共設(shè)有32座車站（31座車站采用地下線的方式，在犀浦站采用地上線），其中某高架車站采用“高架二層雙側(cè)島式站臺(tái)”。全長120米，寬38米；頂層為站臺(tái)，讓人們乘車；底層為站廳，供人們候車、刷卡、安檢等；車站前面為公交站臺(tái)，后面為交通道。

2高架車站結(jié)構(gòu)形式及其特點(diǎn)

高架車站的結(jié)構(gòu)形式較多，其既不屬于人們經(jīng)常提到的房屋建筑，也不屬于單一的橋梁工程，而往往是兩者的結(jié)合體。高架車站的結(jié)構(gòu)形式不僅可以充分利用二者的優(yōu)勢(shì)，還可以避免各自存在的缺點(diǎn)，因此在社會(huì)中運(yùn)用廣泛。基于此地鐵站的島式結(jié)構(gòu)體系，再根據(jù)房屋建筑與橋梁的關(guān)系，可得出此結(jié)構(gòu)屬于“建橋一體化”結(jié)構(gòu)。

2.1典型橫斷面布置

整個(gè)車站主要的承重結(jié)構(gòu)是獨(dú)立的橋墩（也可以說是柱），上層梁蓋主要承受地鐵的靜力及動(dòng)力荷載，以及人的重力：下層地面除了承受以上這些荷載之外，還要承受上層樓蓋傳下來的荷載力量：車站在上下兩層的一側(cè)設(shè)有上下兩個(gè)電梯，樓層寬度于車站寬度同寬，為38米；上層樓蓋采用的是預(yù)應(yīng)力混凝土。這樣可以有效地降低樓高，減小梁后，同時(shí)可降低地鐵的運(yùn)行高度與梁的豎向撓度變形。

2.2結(jié)構(gòu)縱向布置

由于環(huán)境因素的限制，在此地鐵站橋墩采用15m的間距，每隔兩個(gè)橋墩設(shè)一伸縮縫，縫寬為8cm，左右柱對(duì)稱布置。為了降低行車高度，將行車梁嵌入到上層頂蓋中，這樣就可以有效地增加建筑物的安全系數(shù)，減低建筑物的高度，增加行車安全系數(shù)，降低路面標(biāo)高，并且控制成本，進(jìn)而確保工程的經(jīng)濟(jì)效益提高。

2.3結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該高架車站采用的是房屋建筑于橋梁相結(jié)合的“建橋合一”的結(jié)構(gòu)形式。此結(jié)構(gòu)形式不僅避免了兩者的缺點(diǎn)，還可結(jié)合了兩者的優(yōu)勢(shì)，但必須同時(shí)滿足房屋與橋梁的設(shè)計(jì)規(guī)范。這樣的結(jié)構(gòu)形式不僅有利于施工，縮短工期，并且可以有效地降低建筑物的體重，提高建筑物的穩(wěn)定性與整體性，使其受力合理。但是由于此結(jié)構(gòu)直接受動(dòng)車的荷載，使得動(dòng)車荷載比重大，受力點(diǎn)不停得轉(zhuǎn)變，因此受力與傳力系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，這是其不可避免的缺點(diǎn)。但是其簡單的構(gòu)造設(shè)計(jì)無疑是現(xiàn)代城市交通設(shè)施的一大亮點(diǎn)，其有效地降低了土地的占有率，節(jié)約了土地資源。另外值得注意的是，此結(jié)構(gòu)采用的墩柱蓋梁剛接的框架體系，其受力模式為：軌道動(dòng)荷載-蓋梁板-墩柱-地基，由此可見其受力過程復(fù)雜，無論哪部分受力均會(huì)按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)與校核，確保工程的安全性。

3內(nèi)力變形控制及其變形縫設(shè)置

眾所周知，高架車站一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土，并且其工作面比較大，那么設(shè)置變形縫來抗裂是我們必須要面對(duì)的一個(gè)問題。由于周圍環(huán)境的不同，比如說圍巖、地質(zhì)、自身的構(gòu)造、自身所采用的材料等設(shè)置的變形縫也會(huì)不同。如果變形縫設(shè)置不好會(huì)造成工程出現(xiàn)重大裂縫、造成滲水、甚至直接影響整個(gè)工程的安全性，因此必須采取有效的措施來控制和設(shè)置變形縫。根據(jù)地鐵的設(shè)計(jì)規(guī)范，變形縫設(shè)置的間距一般在30～40米。經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，在這個(gè)間距范圍內(nèi)可以有效的控制建筑物的裂縫，減低建筑物的應(yīng)力。但是此間距可能對(duì)施工造成一些影響，下面對(duì)變形縫在多遇地震作用下的計(jì)算結(jié)果、增大分縫距離輔助措施、相關(guān)溫度影響進(jìn)行論述。

3.1多遇地震作用下的計(jì)算結(jié)果

對(duì)多遇地震作用下的計(jì)算我們采用的是PKPM-SATWE軟件，通過此軟件的分析計(jì)算筆者發(fā)現(xiàn)，由于柱的橫截面面積比較大，縱向截面相對(duì)小一些，所以一開始變形是縱向移動(dòng)的，隨后又是朝橫向移動(dòng)，其符合一定的設(shè)計(jì)規(guī)范，通過多遇地震下的墩柱底內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比表中，我們可以發(fā)現(xiàn)設(shè)置變形縫對(duì)建筑物受力是不利的，外柱的內(nèi)力會(huì)隨建筑物長度的增加而有所降低，而其它的柱子基本上沒有變化：而通過墩柱配筋對(duì)比表我們可以發(fā)現(xiàn)，在多遇地震作用下的配筋影響較小的。

3.2增大分縫距離輔助措施

通常建筑的分縫距離一般是設(shè)在30～40米之間，這樣會(huì)對(duì)施工造成一定的影響，所以我們需要采取一定的輔助措施來加大分縫的距離，降低工程投資，縮短施工工期。最常用的輔助措施就是減小施工面，這樣就可以避免設(shè)置變形縫。其次，可以提高混凝土的質(zhì)量，在混凝土中添加摻合料，如膨脹劑與鋼纖維等，在摻入膨脹劑后，混凝土?xí)蛎浀厥謪柡?，這樣收縮率會(huì)有所降低，可以有效地降低混凝土收縮時(shí)所受的應(yīng)力，進(jìn)而減少裂縫的產(chǎn)生；而摻入鋼纖維，可以提高混凝土的質(zhì)量，由于混凝土的抗拉能力差，鋼纖維的抗拉能力強(qiáng)，這樣可以提高混凝土的整體抗裂性。再次，就是設(shè)置后澆帶，設(shè)置后澆帶可以避免混凝土收縮產(chǎn)生的裂縫，但是混凝土產(chǎn)生裂縫的原因有很多種，其中溫度、混凝土質(zhì)量、施工工藝造成的裂縫，設(shè)置后澆帶是不能有效避免的。第四，還可以設(shè)置誘導(dǎo)縫來減少裂縫帶來的危害，其能夠有效減少鋼筋對(duì)混凝土的約束，因此將誘導(dǎo)縫設(shè)置在施工面最容易裂縫的部位后，混凝土一旦裂縫首先會(huì)在誘導(dǎo)縫處斷裂，這樣可有效地減少裂縫與滲水。另外，還可以控制入模溫度，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，盡量讓混凝土的內(nèi)外溫度差相差不大，比如在夏季施工時(shí)要盡量在夜晚施工，并搞好振搗等混凝土的施工措施。

3.3相關(guān)溫度影響

根據(jù)地鐵的設(shè)計(jì)規(guī)范，我們得知地鐵混凝土在澆筑過程中，溫度的變化范圍應(yīng)在正負(fù)25攝氏度，并根據(jù)溫度變化下可得出云應(yīng)力圖。我們可以發(fā)現(xiàn)，隨著車站長度的增加，裂縫的寬度也會(huì)有所增加，且最大的應(yīng)力發(fā)生在跨中的位置，因此配筋的時(shí)候不僅要按照設(shè)計(jì)規(guī)范來進(jìn)行，還應(yīng)增加一定量的構(gòu)造筋：通過蓋梁板的應(yīng)力云圖，我們可以發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)蓋梁板的應(yīng)力及配筋影響較小，且應(yīng)設(shè)置溫度縫，避免發(fā)生的裂縫超過允許限值；通過柱子的應(yīng)力云圖我們可以發(fā)現(xiàn)，車站的柱子受力較小，配置的鋼筋量也相對(duì)較少?？傊瑴囟葘?duì)不同的部位影響力是不同的，所以應(yīng)該根據(jù)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的配筋工作，進(jìn)而來減少裂縫產(chǎn)生的機(jī)會(huì)，控制施工成本。

4結(jié)束語

本文所述的地鐵高架車站的構(gòu)造形式采用的是“建橋合一”結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)合了房建與橋梁兩者的優(yōu)勢(shì)，避免了兩者的缺點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)符合兩者的規(guī)范要求。并且，筆者認(rèn)為對(duì)于車站等長度較長的工程設(shè)置變形縫會(huì)從一定程度上阻礙施工的順利進(jìn)行，因此應(yīng)當(dāng)采取一定的輔助措施來避免設(shè)置變形縫的環(huán)節(jié)，其主要輔助措施如減小施工長度、設(shè)置誘導(dǎo)縫、后澆帶、往混凝土中摻入混合料、有效地控制混凝土的入倉溫度等。同時(shí)，在此研究過程中可發(fā)現(xiàn)在多遇地震作用下，針對(duì)同一建筑物，溫度會(huì)對(duì)不同部位產(chǎn)生不同的影響力，因此可以根據(jù)此規(guī)律，對(duì)不同的部位進(jìn)行不同量的配筋?？傊疚闹泄P者通過對(duì)現(xiàn)代城市高架車站研究，其目的是為了降低工程投資，縮短工期，并為未來此類工程施工提供理論參考。