淺談高架車站軌道梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

陳奇 劉文銳 宋智勇

摘 要：通過有限元分析軟件MIDAS CIVIL對簡支軌道梁進(jìn)行建模計算，并對該設(shè)計過程進(jìn)行簡要介紹。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；軌道梁；結(jié)構(gòu)設(shè)計

1 引言

伴隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市交通問題日趨緊張，為保證人們的出行和城市運輸事業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，越來越多的城市開展了軌道交通建設(shè)。其中，高架車站因其成本低、施工方便、工期較短得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

2 軌道梁現(xiàn)狀

目前在我國大、中型城市中心城區(qū)的軌道交通已基本建設(shè)完畢，隨著城市的發(fā)展，城市規(guī)模的擴(kuò)大，軌道交通建設(shè)開始向城近郊區(qū)發(fā)展，由于城近郊區(qū)土地資源相對充裕，考慮工程造價等因素，高架線路成為首選方案，高架車站也隨之增多。

高架車站支承列車的構(gòu)件采用軌道梁結(jié)構(gòu)，目前軌道梁與車站主體的連接形式主要有兩種：分別為剛接軌道梁和簡支軌道梁，但采用剛接軌道梁時列車振動對車站影響較大，影響乘客舒適度，而簡支軌道梁采用橡膠支座支承于車站主體結(jié)構(gòu)之上，列車振動對車站影響較小。故優(yōu)先采用簡支軌道梁結(jié)構(gòu)形式支承列車荷載。本文通過有限元分析軟件MIDAS CIVIL對簡支軌道梁進(jìn)行建模計算，并對該設(shè)計過程進(jìn)行簡要介紹。

3 結(jié)構(gòu)形式

本文以12m跨度簡支軌道梁為例，梁截面梁寬3.4m，梁高0.85m，底板寬2.2m，采用C40混凝土。梁截面形式采用空心梁，如圖1所示。

4 荷載取值

4.1 結(jié)構(gòu)自重

容重按26kN/m3計。

4.2 荷載

按《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB50157-2013），荷載可分為主力、 附加力、特殊荷載；

（1）主力又可分為恒載與活載，分述如下：

恒載：結(jié)構(gòu)自重、附屬設(shè)備和附屬建筑自重、混凝土收縮及徐變影響等。

其中軌道恒載：垂直靜荷載：20kN/m/線；橫向動荷載：40kN/線；軌道縱向阻力：5～10N/mm/軌接觸軌荷載：每隔3～5m安裝支撐裝置固定接觸軌，接觸軌重量為25kg/m，每個支撐裝置的重量為50kg。

（2）活載

①列車豎向靜活載：滿載軸重為140kN，空載軸重為70kN（B型車）。

列車活載計算圖式如圖所示。（長度單位：m）

②列車豎向動力作用。

列車動力系數(shù)：1+0.8μ=1+（0.8×10/（30+L））

L-以米計，為列車荷載影響線加載長度。

③無縫線路縱向水平力：按梁軌共同作用計算原理進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，按軌道專業(yè)提供的數(shù)值納入結(jié)構(gòu)計算。

（3）附加力：

①列車制動力或牽引力按列車豎向靜活載的15%計算。（當(dāng)按雙線制動力或牽引力計時，每線按豎向靜活載的10%計算，制動力或牽引力作用在軌頂2m處，計算墩臺時移至支座中心處）

②列車橫向搖擺力（取相臨兩節(jié)車廂的四個軸重的15%計，以集中力的形式作用于軌頂面處，該力不與離心力、風(fēng)力組合）

③溫度變化的影響

整體升溫25℃，整體降溫-15℃

不均勻溫差按-10℃

4.3 特殊荷載

（1）地震作用：設(shè)防烈度按7度，設(shè)計基本地震加速度為0.15g。

（2）斷軌力：設(shè)計時只考慮其中一根鋼軌的斷軌力。（由軌道專業(yè)提供）

4.4 荷載組合

具體詳見《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB50157-2013）10.3條，在此不再贅述。

5 驗算指標(biāo)

驗算指標(biāo)包括以下幾項，采用《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（TB10092-2017）：

參考文獻(xiàn)：

[1] GB50157-2013.地鐵設(shè)計規(guī)范[S].

[2] TB10092-2017.鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].