浅谈地铁车站与立交桥叠建在结构设计中需要注意的几个问题

浅谈地铁车站与立交桥叠建在结构设计中需要注意的几个问题

魏世强张倪

魏世强张倪

中铁隧道勘测设计院有限公司四川成都

摘要：地铁与立交桥在城市交通方面发挥了巨大的作用，前者在道路下方，后者在道路上方，两者叠建有时不可避免，国内外也有相关的工程实例。本文主要就地铁与立交桥叠建可能出现的有关情况以及地铁车站在结构设计中需要注意的几个问题展开论述，希望对以后此类设计有所帮助。

关键词：地铁；立交桥；叠建；结构设计

近年来，我国城市的发展速度越来越快，城市人口的数量也在日益剧增，为满足市民的出行需求，地铁与立交桥梁在城市交通中大量出现。地铁车站与立交桥多设置在主要的交通路口，有的地方道路宽度较小，只有将站桥叠建才能满足工程要求，这给地铁车站的结构设计增加了要求以及难度。

1、站桥叠建的几种情况

城市立交桥多布置于道路的正上方，立交桥中心线与道路中心线重合，而地铁车站考虑到客流的吸引以及出入口的布置以及车站施工时交通疏解的需要，多布置于道路的一侧，车站中心线大多与道路中心线不重合，当然也有重合的情况。

1.1对中叠建

某城市地铁车站与立交桥叠建，立交桥桥墩为双柱形式，为柱下独立基础，立交桥基础放在地铁车站顶板之上，立交桥墩柱中心线与车站中心线重合，如图1.1-1和图1.1-2所示。这是站桥叠建中最常见到的形式，这种叠建方式使得车站结构布置比较对称，传力途径明确，上部荷载通过车站两根中柱传至地基，底板受力均匀，对于控制不均匀沉降有利。立交桥桥基础与车站顶板钢筋不连接，接触部位不会产生应力集中，避免结构开裂渗水。

这种叠建方式不是很常见，由于该站为换乘站，换乘节点已经预留好接口，车站站位已经定死，桥梁由于需要必须设置于道路中心处，因此站桥需要偏心叠建。这种叠建方式使得车站承受立交桥传来的偏心荷载，通过中柱及侧墙传至地基，使得底板受力不均，容易出现不均匀沉降。在车站顶板设置转换梁作为立交桥墩基础，钢筋连接，桥与车站为刚性连接。这样容易出现应力集中情况，容易在结构连接部位出现裂缝，导致车站渗水。

1.3立交桥与地铁隧道的关系

有时，立交桥桩也会和地铁区间出现冲突，也需要对桥梁基础进行特殊设计以避开地铁区间，保证两者的结构安全，如图1.3-1所示。

按立交桥基础的正常设置，桩基会与地铁隧道冲突，此时只需对桥桩基进行一些调整，避开地铁隧道即可，比较简单。

2、车站结构设计需要注意的几个问题

常规的地铁车站结构设计较为简单，车站主要考虑水压力、土侧压已经顶板上的覆土以及地面车辆荷载，人防、地震及施工工况等一般不是结构内力及配筋的控制工况，控制工况主要为车站正常使用阶段的裂缝宽度。然而站桥叠建之后，情况则大为不同。如今，站、桥的设计存在一些共性问题：1、站、桥的建设方以及设计单位往往不是一家，所以很多东西不是一方所能决定。现如今处理此问题的方式一般是，站、桥两家设计单位互提要求以及提供相关参数作为对方的设计输入资料；2、由于专业的不同，站、桥设计所采用的国家及行业的规范、标准不一致；因此车站结构在设计时需要注意一下几个问题。

2.1立交桥与地铁车站采用何种连接方式

两者结构脱开还是刚性连接？笔者认为，这需要结合实际工程情况进行选择。一般地铁车站顶板覆土在3~4m左右，若是覆土深度满足立交桥设计相关要求，则应将两者结构脱离开来（钢筋不连接，混凝土不同时浇筑），这样结构受力不会相互干扰，立交桥将地铁车站作为刚性地基，地铁车站承受桥梁竖向及水平力（若有），不会传递弯矩，不会出现因为立交桥弯矩出现裂缝。

有时，由于车站轨道埋深及相关接口限制，顶板覆土较浅，不满足立交桥设计要求，则需将桥墩与车站刚性连接，立交桥墩与顶板钢筋连接，混凝土整体浇注。如上所述，此连接方式存在诸多弊端，应尽量避免采取此连接方式。

2.2车站计算模型的建立及桥梁荷载的录入

一般情况下，地铁车站只选取典型的横断面，简化为平面模型计算，但站桥叠建的话，立交桥墩沿车站纵向布置，有时桥跨不一，很难选取典型的计算断面，这时就需要建立车站的整体模型进行计算，以便更准确计算车站结构的内力。

从图2.2-2中可明显看到，车站顶板在有桥墩位置内力较其他区域大

2.3应重视结构构件的设计

桥墩与车站直接连接的部位，如顶板、顶纵梁等位置应根据构件的受力分析进行加强，如顶板加厚、梁截面加大等，集中荷载较大位置应进行抗剪承载力验算。笔者在对某一站桥叠建车站进行结构计算时，将顶纵梁单独进行内力计算配筋。

计算结果能明显看出，在有桥墩位置梁弯矩较大，结构构件进行了加强设计

2.4根据地质情况，重视底板结构设计及不均匀沉降控制

桥梁传给车站的荷载，最终会传至地基。“对中叠建”的车站，中柱所承受的荷载较大，容易对底板造成冲切破坏，因此应对底板与中柱连接部位进行加强。“偏心叠建”的车站，由于偏载的存在，容易造成地基应力的不均匀，造成沉降的不均匀，结构容易发生开裂等，因此应着重于不均匀沉降的控制。其实不管是“对中叠建”还是“偏心叠建”的车站，都应重视结构的加强以及不均匀沉降的控制。

图2.4-1中车站在底板下设置了较多的桩基础，底板也进行了加厚，图2.4-2中，仅在有桥墩一侧柱下方进行了加强处理。根据笔者的三围计算结果显示，桥梁荷载在经过车站结构传至地基，对地基应力有一定的影响，但是幅度不是想象中大。图2.4-1中在底板设置大量的桩基，笔者认为无此必要，应结合模型计算结果适当加强结构即可。

综上，我们应当重视站、桥叠建的结构设计，但也不能过于夸大桥对车站结构的影响，应当借鉴成功的工程案例并结合准确的模型理论分析来进行结构设计，这样才能做到结构的最优。目前，我国正处在地铁建设的高峰期，工期压力大，设计周期短，很多时候未能做到精细化设计，大多数车站结构构件偏大，配筋偏大。特别是再遇到这种站桥叠建情况，有的则无限制的增加车站结构尺寸及配筋，不仅浪费资源，有时还影响建筑功能的使用以及通风、给排水的功能，实无必要。

由于笔者水平有限，文中难免出现些许错误，还请批评指正。