沈阳市长青街快速路工程跨越地铁车站桥墩承台设计分析

郭曙光

（沈阳市市政工程设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110015）

0 引言

目前，城市内高架桥、地铁越建越多，难免出现高架桥、地铁线路并行情况，高架桥承台需采用较大跨度来跨越地铁区间及车站。

本文以沈阳市长青街快速路工程（泉园三路至长青桥北桥台）42#承台为工程背景，介绍了跨越地铁车站的承台情况，并利用有限元程序对该承台进行计算分析。

1 概况

本设计段（泉园三路至长青桥北桥台）起点为泉园三路，终点为长青桥北桥头，包含第一段高架桥的泉园三路以南部分。桩号范围为K1+278.00～K3+161.58，地面道路长 1 883.58 m，高架桥长1 862 m；工程还包含与二环快速路互通的立交匝道，同时结合远期规划改造现状长青街苜蓿叶立交桥。

项目范围内有在建地铁10号线与高架桥主线并行，地铁区间与高架桥中心线位冲突，沿线共经过2座车站和3段区间（泉文区间、文化东路站、文长区间、长青桥站、长浑区间）。

本标段跨越地铁10号线车站承台有40#、41#、42#承台共3个。本文以42#承台为例介绍承台计算。

图1 桥墩承台与地铁车站关系图

承台预应力钢束布置见图2、图3。

图2 承台预应力钢束布置图（单位：cm）

图3 承台预应力钢束横断面布置（单位：cm）

2 计算条件

2.1 加载方式选取

上部结构恒载、上部结构活载、活载偏载、桥墩自重、地面道路车辆荷载、地面道路覆土等采用静力加载，桩侧土采用土弹簧模拟，桩基础与承台采用弹性连接中刚性连接。

2.2 计算模型

采用MIDAS CIVIL2016程序建立梁单元模型，进行空间计算分析。承台的空间有限元模型见图4。

图4 承台空间计算模型

2.3 设计荷载

地面土重：100 kN/m。

地面汽车车辆荷载：260 kN。

桥墩重：36.873×1.6×26=1 534 kN。

上部结构恒载荷载：27 934 kN。

上部结构汽车荷载：5 833 kN。

汽车横向弯矩：（103.5+65）/2×10.5+360×1.2=1 317 kN·m；1 317×（11.75-0.5）+1 317×（11.75-0.5-3.25）=25 352 kN·m。

恒载偏载：（14 228-13 070）×5.5/2=3 185 kN·m。

风偏载：（103.5+65）/2×13.24×7=7 808 kN·m。

2.4 预应力钢束布置

预应力钢束分3层，底层22根19束预应力钢束、中间层22根19束预应力钢束、上层22根19束预应力钢束；分3次张拉，第1次张拉中间钢束和顶层钢束一半，第2次张拉剩余顶层钢束，第3次张拉底层钢束。承台预应力钢束布置见图5。

图5 承台预应力钢束布置图

3 计算结果

正截面抗弯计算、受压区高度验算、施工阶段法向压应力验算均满足规范[1]要求。

承载能力组合分为长期组合、短期组合和标准组合。不同组合下，各荷载工况所取的计算系数不同。承台单元应力计算结果见图6～8。

图6 承台下缘最小压应力1.5 MPa（长期组合）

图7 承台下缘最小压应力1.2 MPa（短期组合）

图8 承台上缘最大压应力12 MPa（标准组合）

4 结论

通过有限元计算分析，预应力承台设计满足规范要求。因预应力钢束较多，需根据施工进度分批张拉预应力钢束。同时应在施工过程中对地铁进行监控。