跨座式单轨高架车站结构设计范文

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摘要：

跨座式单轨是指通过单根轨道来支撑、稳定和导向，车体骑跨在轨道梁上运行的铁路。跨座式单轨特点是适应性强、噪声低、转弯半径小、爬坡能力强，适用于中、小运量的轨道交通系统，该系统在国内外很多城市被采用。文章对跨座式单轨高架车站结构设计进行了探讨。

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

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》（TB10002.1-2005）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体位置，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（GB50458-2008）[S]．北京：中国建筑工业出版社，2008．

[2]建筑结构荷载规范（GB50009-2012）[S]．北京：中国建筑工业出版社，2012．

[3]铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）[S]．北京：中国铁道出版社，2005．

[4]地铁设计规范（GB50157-2013）[S]．北京：中国建筑工业出版社，2013.

作者：宋志鹏 单位：中铁工程设计咨询集团有限公司