与逆作法地铁车站合建的城市景观桥工程设计研究

卜江峰

(中铁上海设计院集团有限公司，上海 200000)

0 引言

随着城市的不断发展和市区人口的增加，城市轨道交通能有效缓解市区交通出行压力，减少城市交通拥堵发生，但由于地铁车站的选址主要位于城市的重点区域，地铁建设经常穿越重要的城市道路和河流，不可避免地要对现状桥梁进行拆除重建，部分车站为节约城市空间，存在地体车站、市政桥梁共建的情况。

当城市桥梁与地铁车站合建时，建设时序上以先站后桥和先桥后站为主，在桥站的组合方式上可分为结合式和分离式。郭宏博等[1]结合成都地铁5号线省骨科医院站提出了桥站结合式的设计要点。王博等[2]对车辆荷载作用下的城市桥梁与地铁车站合建体结构动力响应做了充分研究。刘齐霞[3]对城市道路桥梁与地铁车辆段盖板合建结构体系变形控制进行了详细分析。

上述文献对桥站结合式的汽车荷载、结构受力、变形等方面做出了阐述。笔者以南通地铁2号线易家桥站组合设计为例，针对逆作法施工的车站，研究桥站合建中分离式桥梁设计的要点和关键技术，研究结论可为类似项目提供参考。

1 工程概况

南通地铁2号线易家桥站横跨南通5A级旅游风景名胜濠河，本次易家桥站的建设为尽量减少对名胜古迹的影响，采用逆作法分区域施工。国内外工程案例研究表明，逆作法地铁车站与城市景观桥同步实施的案例较少。根据总体方案要求，本次易家桥站的连接部位采用分离式，地铁车站采用逆作法施工，需对原易家桥进行拆除重建，复建的易家桥与地铁车站需同步分期实施，属于“桥站合建”和“同步实施”工程；又由于濠河是南通重要旅游景点，复建后的桥梁采用景观桥设计。在桥梁景观上，易家桥建设方案借鉴上下游桥梁拱形构造，采用刚构桥结构，并通过增大局部顶板厚度达到拱形效果，以期与上下游峰岭桥以及文峰桥结构线条相似，协调统一，共建城山路—濠河沿线景观。尤其圆拱与水波倒影相互辉映，尽显南通水城之美，寓意江海文化源远流长。桥梁效果图如图1所示。

图1 桥梁景观效果

复建易家桥位于青年路与城山路交叉口东侧，地铁2号线易家桥站站点区域上方。复建桥梁采用8.35 m+9.40 m+8.35 m刚构桥，汽车荷载为城-A级，抗震设防裂度7°，0.1 g，安全等级一级；底板顶标高-0.16 m和+0.24 m，全宽32.5 m，分站内和站外2幅，站内宽度21.2 m，站外宽度11.3 m，其间设置2 cm沉降缝，在分期分段浇筑处设置施工缝。综合分析车站主体和站外地基土体刚度的区别，站外段地基采用水泥土高压旋喷桩进行处理，控制分幅后地基不均匀沉降差异，桥梁运营期平立面布置图如图2所示。

2 桥梁结构设计与分析

2.1 控制因素

由于易家桥站位于老城区濠河正上方，为满足地铁车站建设期间城市道路畅通、南通地铁2号线工期、濠河不能断流、基坑安全等要求，易家桥站成为南通地铁2号线的关键控制节点，故易家桥桥梁作为项目成功的关键一环，如何设计至关重要。

2.2 分期情况

由于易家桥站采用逆作法分期施工，依据车站主体分期时序，桥梁共分3期实施，分别如图3所示。

图3 分期实施平面图

一期：濠河分段围堰，并预埋过水管，可保证河水流畅。利用围堰将青年中路交通导改至围挡南侧，保持双向四车道；北侧城山路交通保持原状。率先施工围挡范围内的地连墙、逆作车站顶板、一孔半刚构桥和东侧围挡范围内的地墙及铺盖。

二期：恢复已建刚构桥河流，将城山路交通导改至逆作顶板和刚构桥上，保持双向两车道，利用北侧绿地和道路作为施工围挡，将青年路交通完全导改至围挡南侧，保持双向四车道，二期施工车站围护、基坑和主体结构。

三期：易家桥一二期合拢，恢复青年路交通，利用拆迁空地，施工附属围护、基坑及结构。

2.3 桥梁结构设计

桥梁采用多跨连续门式刚构桥设计，钢筋混凝土结构，主梁采用局部变截面设计，梁高从0.7～1.7 m，变高处采用半径2.5 m圆弧过渡，桥台侧墙厚度0.7 m，中墩厚度0.6 m，基础厚度0.8 m。

通过建立实体模型(见图4)，对桥梁各分期进行计算。通过计算和现场实际监测情况，全桥满足了导改期、成桥运营期结构承载力和正常使用要求，最大弯矩3 625 kN·m，最大剪力1 779 kN,最大裂缝0.133 mm，全桥经济指标：混凝土2.18 m3/m2，普通钢筋378.4 kg/m2。

图4 桥梁计算模型

3 桥梁抗震设计

由于桥梁和主体车站采用分离式设计，桥梁相对于主体车站处于顶部，且由于桥梁与车站刚度相差较大，故对地震工况下的桥梁抗滑移进行验算，对桥梁结构采用MIDAS进行整体建模分析，基础刚度采用弹性支承模拟，采用多振型反应谱法进行计算，E1，E2地震作用采用CJJ 166—2011《城市桥梁抗震设计规范》所给出的水平设计加速度反应谱，通过动力特性分析，纵向和横向累积振型参与质量分别达到99.87%和99.99%。

顺桥向地震力主要由门式刚构桥整体承受，对E1及E2地震作用下的强度进行验算,满足要求,如表1所示。

表1 桥墩内力

根据有限元模型分析结果，横桥向E2地震作用下桥墩台水平反力13 274 kN，竖向反力9 642 kN，横桥向水平地震作用，由车站与桥梁基础间摩擦力和抗震封边梁共同承受，抗震承载力为26 174.4 kN，安全系数为1.97，满足横桥向抗滑移要求。

4 结语

桥站合建中，市政桥梁与逆作法地铁车站共同实施、分离式的设计案例较少，但在多种限制条件因素下存在类似工程。本文对分期安排、设计情况、抗震设计等设计方案进行总结和分析，提出了分离式-逆作法车站合建的设计方法，对类似工程均有一定的参考意义。