目前国内城市轨道交通高架车站的轨道梁和站台梁都是按分开的两个结构设计的，这种结构占用的空间较大，造成车站规模变大，不利于节省工程造价，也不利于景观设计;同时地震时，由于轨道梁和站台梁之间没有连接，极易发生碰撞作用，导致轨道梁和站台梁发生破坏甚至倒塌。为了解决这些问题，提出一种新型的轨道梁站台梁一体结构，在满足车站使用功能的前提下，对结构的外观和受力进行优化。
一、计算理论及计算方法
1.计算理论。在结构理论分析方面，主要采用以下方法：1)将道床板分成很多横梁的平面格子结构，假设每段之间没有联系，则板端弯矩与主梁扭矩之间可以建立起联系，由此求得主梁的扭矩；2)将槽形梁视为道床板带有加劲梁的空间立体结构，用傅里叶级数法进行分析；3)采用薄壳结构有限元法进行了分析。4)槽形梁的三维实体有限元分析。槽形梁的受力状态呈现出明显的空间受力特性，单纯依靠一般结构的平面杆系分析程序难以准确分析结构的内力状态，必须进行空间结构分析。空间分析时采用三维实体单元法。为使理论分析更真实地反应实际结构，更为详尽地了解结构角隅处的应力情况，计算先采用传统的平面杆系计算方法对结构的进行计算分析，得出结构尺寸的合理化建议并拟定结构的预应力钢束布置形式后建立三维实体单元模型，对结构的空间作用效应进行探讨。
2.计算方法。研究异形结构的受力特性比较行之有效的方法是有限元空间计算分析。首先根据平面杆系有限元的计算程序拟定结构的预应力钢束布置，然后建立空间实体模型，校核结构的应力水平，了解结构的应力分布。采用桥梁博士软件进行平面有限元计算，采用MIDAS软件进行空间有限元计算。
二、轨道梁站台梁一体结构设计
1.设计方案。（1）轨道梁站台梁一体结构优点。将轨道梁和站台梁设计成一个整体结构，各个部分分别承担轨道梁和站台梁的功能，与传统的分离式轨道梁和站台梁相比，该结构具有以下优点:一是，该结构形式占用的空间较小，节省了车站规模，有利于节省工程造价。二是，轨道梁和站台梁连接成一个整体，地震时彼此之间不会发生碰撞作用，提高了结构的抗震安全性能。三是，该结构形式减小了整个高架车站的体量，有利于景观设计。四是，该结构降低了车站的轨面标高，进而降低了全线的高架段的轨面标高。五是，该结构在站台梁上开孔设置楼扶梯，避免了楼扶梯外挂，有利于整个车站的景观设计及建筑布局。（2）方案比选。将轨道梁和站台梁做成一个整体结构，中间部分作为轨行区，两侧作为站台梁，并在站台梁上开孔安装楼扶梯。根据线间距及限界要求，中间底板跨度为8 m，有轨行区中间加一道主梁和不加主梁两种方案，中间加主梁，底板的跨度变小，结构受力性能得到改善，计算更容易通过，并且也能满足限界要求。若不考虑楼扶梯开孔，将楼扶梯外挂，结构的横向宽度可以减小，计算也很容易通过，但是，这种结构将楼扶梯单独考虑，不利用整个车站的建筑造型。方案一涵盖了方案二和方案三的全部功能，并且方案一的结构计算难度更大，为了让一体结构更具有代表性，选择方案一进行设计计算。
2.设计计算。（1）技术标准。线路等级:城市轨道交通。正线数目:双线，线间距3．9 m。轨道结构形式:无砟轨道。设计活载:B型车，轴重140 kN;人群活载5 kN/m2。设计速度:80 km/h。风荷载强度:基本风压强度W0=600 Pa。地震动峰值加速度:Ag≤0．15g。（2）结构设计。以一全长19．96 m跨度梁为研究对象，构造形式为纵梁+整板体系，计算跨度19．36 m，跨中截面特征点处梁高为1．89 m，顶板厚度25 cm，底板厚度38 cm，梁高在距支座中心线3 m处开始加高，支点截面处梁高增至2 m，顶、底板及腹板在该范围内同时开始加厚，顶板由25 cm渐变至端部的40 cm，腹板由27 cm渐变至40 cm，底板由38 cm渐变至端部的49 cm。全桥采用等宽桥面，直腹板箱形截面主梁，桥面横向全宽22．20 m，其中站台梁部分宽度15．4 m，轨道梁部分桥面宽度6．8 m。梁底面横向全宽21．5 m。边支点处端隔梁厚1．0 m。为便于检查，横隔梁处均设进人洞。雨棚柱作用在外侧的边梁上，每孔梁每侧设置2根雨棚柱，（3）计算结果分析。1）作用荷载。二期恒载包括线路设备重、隔声屏障、管线及其支承设备、栏杆、桥面防水层和保护层等重量，不开孔的位置按105 kN/m计算，开孔的位置按120 kN/m计算。楼扶梯荷载:恒载竖向力N=2 036 kN，弯矩M=5 418 kN·m;活载竖向力N=700 kN，弯矩M=842 kN·m。2）应力及强度。主梁采用C50混凝土，按全预应力构件考虑。根据计算，主力作用下跨中最大弯矩为34 092 kN·m，主+附加力作用下跨中最大弯矩为38 368 kN·m，纵向采用24根12j15．2预应力钢束。3）工后挠度。《地铁设计规范》规定:预应力混凝土梁的后期徐变拱度或挠度应严格限制。线路铺设后，徐变拱度或挠度不宜大于15 mm。上二期恒载后位移为4．1 mm，运营阶段位移为7．3 mm，工后挠度为3．2 mm，满足规范要求。4）活载位移。在B型车列车荷载作用下，主梁跨中最大竖向位移为0．885 mm，发生在中跨跨中开口截面附近，小于容许值19 360/2 000=9．68 mm;梁端竖向转角0．156‰，小于3‰。梁体刚度满足规范要求。5）横向计算。采用桥梁博士V3．03平面软件计算，横向采用5j15．2预应力钢束，间距50 cm。主力组合下上缘最大应力9．51 MPa，最小应力－1．77 MPa，下缘最大应力8．01 MPa，最小应力－0．348 MPa，主压应力最大值9．51 MPa，主拉应力最大值－1．77 MPa。主+附组合下上缘最大应力10．5 MPa，最小应力－1．77 MPa，下缘最大应力8．01 MPa，最小应力－0．348 MPa，主压应力最大值10．5 MPa，主拉应力最大值－1．77 MPa。通过对结构的纵向和横向计算可见，结构的各项指标均满足规范要求，该结构安全可靠。
总之，轨道梁站台梁一体结构的纵向和横向计算结果表明，该结构的各项指标均满足规范要求，结构安全可靠。)因开孔范围内边梁为T梁，截面抗扭刚度较小，可进一步优化截面，尽量减小截面形心与雨棚柱柱脚的偏心，以改善边主梁的受力。道床板作为槽形梁的底板，横向支承在两侧的箱梁上，既作为主梁的一部分参与纵向受力，又在直接作用其上的荷载作用下产生横向的局部变形。因此，道床板的厚度不宜过小，以免局部变形或局部的振动对轨道结构的平顺性产生影响，进而影响行车安全和舒适度。
参考文献：
［1］毛永礼．车站轨道梁站台梁一体结构设计探讨.2023.
