[发明专利]一种地铁车站-高架桥同位合建抗震韧性结构及设计方法

权利要求书

1.一种地铁车站-高架桥同位合建抗震韧性结构，其特征在于，包括明挖基坑、基坑围护结构(1)、双层双跨地铁车站结构、高架桥结构；所述基坑围护结构(1)设置于明挖基坑的内侧，所述基坑围护结构(1)为地下连续墙或钻孔灌注桩，基坑围护结构(1)顶部设置圈梁(2)；所述双层双跨地铁车站结构设置于明挖基坑内，所述高架桥结构设置于双层双跨地铁车站结构顶部；所述双层双跨地铁车站结构与高架桥结构同期规划、共线设计、同廊道施工；

所述双层双跨地铁车站结构包括：桩基(3)、底板(4)、底梁(5)、侧墙(6)、钢管混凝土芯柱(7)、预制空心柱段(8)、中板(9)、中梁(10)、顶板(11)、顶梁(12)；

所述底板(4)在3倍底梁(5)宽度范围内向下加厚，沿双层双跨地铁车站的中柱正下方底板(4)的横向设置桩基(3)，由桩基(3)对底板(4)进行支撑；基坑围护结构(1)的侧部与双层双跨地铁车站结构的侧墙(6)连接；所述钢管混凝土芯柱(7)为穿过中板(9)并连接至地铁车站结构顶梁(12)和底梁(5)的长柱，两端通过杯口式连接方式与顶梁(12)和底梁(5)连接固定；所述预制空心柱段(8)为高强钢筋混凝土环形构件，套在钢管混凝土芯柱(7)的外侧并竖向堆叠至设计高度；钢管混凝土芯柱(7)与叠层预制空心柱段(8)共同组成地铁车站的中柱；中梁(10)为双层双跨地铁车站结构的中间梁，并与中柱连接；顶板(11)为双层双跨地铁车站结构的顶部结构，其顶部设有高架桥结构；

所述高架桥结构包括：中间桥墩(13)、中间桥墩基础(14)、外侧桥墩(15)、外侧桥墩基础(16)、无粘结预应力筋(17)、支座(18)、盖梁(20)；中间桥墩基础(14)设置于顶板(11)上；中间桥墩(13)设置于中间桥墩基础(14)上，所述高架桥外侧桥墩(15)和外侧桥墩基础(16)为预制构件，内部均预设预应力筋管道，外侧桥墩(15)插入外侧桥墩基础(16)的预设杯口中，所述高架桥外侧桥墩(15)和外侧桥墩基础(16)设置于高架桥结构侧部；无粘结预应力筋(17)穿过预设管道，两端通过锚具分别锚固在外侧桥墩(15)的上端面和外侧桥墩基础(16)的下端面；所述盖梁(20)与中间桥墩(13)固接，与外侧桥墩(15)通过支座(18)连接。

2.根据权利要求1所述的一种地铁车站-高架桥同位合建抗震韧性结构，其特征在于：钢管混凝土芯柱(7)具有水平变形能力，能够协调预制空心柱段(8)的层间变形并承担部分竖向荷载，叠层预制空心柱段(8)用于承担竖向荷载。

3.根据权利要求1所述的一种地铁车站-高架桥同位合建抗震韧性结构，其特征在于：所述预制空心柱段(8)的端部嵌入低摩擦系数的合金材料，当结构顶板(11)和底板(4)发生层间相对变形时，各预制空心柱段(8)之间发生相对滑动，叠层预制空心柱段(8)承担的最大水平荷载等于最大静摩擦力。

4.根据权利要求1所述的一种地铁车站-高架桥同位合建抗震韧性结构，其特征在于：所述预制空心柱段(8)的内环直径沿高度逐渐变化且大于等于钢管混凝土芯柱(7)的外径，便于预制空心柱段(8)的安装以及实现水平变形条件下钢管混凝土芯柱(7)与预制空心柱段(8)的变形协调。

5.根据权利要求1所述的一种地铁车站-高架桥同位合建抗震韧性结构，其特征在于：所述中间桥墩(13)与地铁车站结构的钢管混凝土芯柱(7)均为圆柱形构件且竖向共轴、纵向同距；中间桥墩(13)下方设置中间桥墩基础(14)，具体选择两级圆柱形扩大基础或两级方形扩大基础；中间桥墩基础(14)浮置于地铁车站顶板(11)的防水层上，两者在水平荷载作用下发生相对滑动；限位挡块(19)设置于中间桥墩基础(14)的两侧，与中间桥墩基础(14)存在变形缝，用于限制中间桥墩基础(14)与地铁车站顶板(11)之间的最大相对滑动距离。

6.根据权利要求1所述的一种地铁车站-高架桥同位合建抗震韧性结构，其特征在于：外侧桥墩基础(16)预留竖向孔道与圈梁(2)外伸竖向钢筋结合，建立可靠连接。