地铁明挖车站-市政桥梁合建结构的关键技术研究

地铁明挖车站和市政桥梁合建时,为同时满足2种不同类型构筑物的安全和使用功能要求,需对其中的关键技术难题进行分析研究,以采取合理可行的结构形式。依托成都地铁白佛桥明挖车站与其上部市政桥梁的建设,总结国内类似工程经验,根据工程特点确定桥梁承台与地铁车站顶板进行固结连接,桥梁跨度与地铁车站框架柱跨进行匹配,同时桥墩避开地铁车站端头井、换乘节点等复杂结构受力区域进行布设; 建立三维荷载-结构模型,计算分析上部桥梁荷载对地铁车站结构构件内力及变形的影响,并根据计算结果,对桥墩影响范围内的车站顶底板和侧墙的厚度及配筋进行增强,桥墩轴线下方的地铁车站框架柱采用型钢-混凝土组合结构,以满足合建结构的承载能力、变形、裂缝控制等要求。另外,选取LS-DYNA软件,采用非线性时程分析法对合建结构进行抗震计算分析,计算结果显示： 车站板、墙、梁等构件在支座处出现应力集中现象,各结构构件的承载力强度及变形均满足规范要求。     

跨巢湖大桥分离式双箱PK断面结合梁设计

安徽省巢湖市湖光路跨巢湖大桥主桥为独塔双索面混合梁斜拉桥,边跨设2个辅助墩,跨径布置为(40+45+117.5)m+300m。主跨及边跨近塔108.5m范围主梁采用结合梁,梁高3m,全宽37m。结合梁由混凝土桥面板和钢箱梁组成,钢箱梁采用分离式双箱PK断面,单个钢箱梁纵梁顶宽(含风嘴)10.21m,底宽4m。两纵梁之间采用横梁连接,横梁采用工字形断面,间距4.5m。横隔板采用实腹式和空腹式2种,为充分发挥材料性能,横隔板间距取2.25m。两纵梁之间设3道小纵梁,小纵梁采用工字形断面,为使桥面板达到双向板的受力性能,小纵梁高度取0.8m。结合段主纵梁采用后承压板格构式方案、小纵梁采用前承压板式方案以保证主梁内力的平顺传递和刚度的平缓过渡。结合梁段斜拉索采用锚拉板锚固。     

与市政桥梁合建的地铁车站结构设计——以厦门地铁吕厝站为例

文章依托厦门市地铁1号线与2号线换乘车站(吕厝站),对城市桥梁下设置地铁车站的设计思路进行阐述。为了解决桥梁墩台集中力对地下车站结构不利影响的问题,采用数值模拟的方法对合建结构体系受力及抗震性能等方面进行分析,通过匹配孔跨、结构固结、加强地铁车站立柱、柱下设置桩基等措施,解决地铁车站在桥梁基础集中荷载下的结构受力、沉降控制、结构抗震等问题,以期能为今后类似车站的设计提供借鉴。     

既有地铁结构覆土卸荷后变位及力学分析

卸除既有运营地铁结构上方或周围土体荷载,由于地基抗力势必引起地铁结构向临空方向变位,引起2个方面的问题:1)差异变形对轨道运营的影响;2)变形对地铁结构使用状态的影响。以车站上方开挖基坑为例,采用FLAC3D和SAP2000模拟,分析车站主体结构变形和内力发展规律,评价结构和运营安全受影响程度,为今后类似工程建设提供参考依据。     

预制装配式地下车站结构施工阶段力学行为分析

为确保预制装配式地下车站结构在施工过程中的安全与稳定，了解预制装配式地下车站结构施工阶段的力学规律，以长春地铁2号线捷达大路站装配式车站为工程背景，通过数值模拟和现场实测相结合的方式，对预制装配式地下车站结构的施工全过程展开分析。研究结果表明： 1）顶部回填和水位恢复2个阶段对结构内力和变形影响较大； 2）丝杠设置、混凝土分层回填等特殊施工节点对拼装成环和侧壁回填阶段结构的内力和变形有较大影响； 3）通过将数值计算结果与现场实测结果进行对比分析，验证了模型分析的可靠性。     

黄土地区地铁深基坑支护结构内力及变形规律分析

以西北地区某地铁深基坑为工程背景,采用有限元方法,建立黄土地区地铁车站深基坑施工过程有限元分析模型,研究了不同工况下深基坑支护体系内力与变形变化规律,并将计算结果与现场监测成果进行对比分析,验证了基坑开挖支护方案的合理性。     

盖挖逆作法地铁车站围护结构变形及稳定性分析

在城市中施工地铁车站空间有限,采用盖挖逆作法施工,可降低其对周边环境的影响,基坑开挖过程中频繁的加、卸载作用,使围护结构不断发生内力重新分布,引发明显变形。该文以深圳地铁7号线盖挖逆作法施工的地铁车站基坑为研究对象,采用数值模拟和施工监测相结合的手段,对地下连续墙在整个施工过程中变形的时空分布规律进行分析,结果表明:数值计算结果与现场实测结果基本一致,所采用的有限元计算方法能够较为真实地模拟盖挖逆作法施工的情况,各监测数据均未超过控制值。     

基于WOA-DELM的成都地铁建设阶段温室气体预测

为解决成都地铁设计和修建过程中碳排放计量问题，以成都地铁18号线6车站7区间为研究对象，采用机器学习算法对成都地铁建设阶段碳排放进行预测研究。基于生命周期评价（life cycle assessment, LCA）框架对地铁车站和盾构区间建筑材料生产阶段、建筑材料运输阶段和现场施工阶段温室气体排放量进行计算，建立基于鲸鱼优化算法（whale optimization algorithm, WOA)的深度极限学习机（deep extreme learning machine, DELM）地铁碳排放预测模型，并与基于风驱动优化（wind driven optimizer, WDO）、灰狼优化(grey wolf optimizer, GWO）、粒子群优化(particle swarm optimizer, PSO)、人工蜂群优化（artificial bee colony, ABC）、多元宇宙优化（multi-verse optimizer, MVO）、原子搜索优化（atom search optimizer，ASO）的深度极限学习机（DELM）和未优化的BP（back propagation neural network）、KELM(kernel extreme learning machine)、DELM算法预测结果进行对比分析。研究得到： 1)WOA-DELM算法预测结果相关一致性为0.757，略高于其他算法； 2）根据WOA-DELM算法对地铁碳排放主要输入指标进行敏感性分析，得到地铁车站碳排放预测的关键影响因素为车站长度和轨面埋深，对应指标碳排放相对变化率分别为30.1%和23.1%。     

抗拔桩变形及对地铁车站结构计算影响分析

目前,对于地铁车站计算模型中抗拔桩的模拟方式存在局限性,不能反映真实的抗拔桩受力变形性状,对于车站结构的计算带来一定的偏差,造成结构配筋不合理。针对这一现状,提出对抗拔桩采用大刚度弹簧进行模拟,建立抗拔桩的荷载传递模型,推导基于轴向Winkler地基模型的抗拔桩弹性解答,得出模拟抗拔桩的弹簧刚度计算公式。在此基础上,将抗拔桩作为大刚度弹簧的计算模型和其他常用的几种抗拔桩模型进行详细说明,通过实例计算,对这几种模型对地铁车站结构的受力变形计算结果进行对比分析,得出各种模型的受力变形差异,为带抗拔桩的车站结构计算提供了指导。     

不同地下水位下地铁车站施工沉降对比分析

为了对比分析不同地下水位下地铁车站在施工过程中的沉降变化情况,以长春地铁2号线解放大路车站为实际依托工程,建立了该地铁车站的有限元模型,并且将有限元计算结果与现场实测的施工沉降数据进行对比分析,验证了有限元模型的可靠性。分析了地铁车站中轴线上方的地表沉降在施工过程中的变化情况,并对上导洞、中导洞及1、2洞室拱顶沉降在施工过程中的变化情况进行了分析。通过定义3种不同地下水位工况,将不同地下水位下地铁车站的施工沉降曲线进行对比分析。结果表明:地铁车站中轴线上方地表沉降的有限元计算结果和实测数据的最大误差仅为5.6%,地铁车站中轴线上方的地表沉降量呈现出阶梯式的变化趋势,随着地下水位高度的下降,拱顶沉降量的增长幅度存在突变情况。     

基坑开挖对邻近地铁车站安全影响的三维有限元分析——以西朗公交枢纽站为例

随着城市地铁工程的快速发展,地铁周边建筑物基坑的施工必然会对邻近的地铁车站产生一定的影响,特别是超近距离的基坑施工;因此必须进行更为可靠的安全评估。借助有限元分析软件MIDAS/GTS,考虑边界条件、土层参数等工况条件,建立了基坑开挖的三维有限元模型。先计算出基坑开挖前地铁结构的初始应力状态,再计算出由于基坑施工引起的位移、内力等的变化,根据该变化值来判断基坑施工对地铁结构的影响。同时,为满足超近距离安全评估可靠性较高的要求,提出运用Plaxis有限元模型进行复核,为超近距离地铁车站的深基坑施工安全评估提供了操作可行的方法。     

广州地铁暹岗站的抗浮计算分析

抗浮计算是地下地铁车站设计的重点,而计算参数、计算模型的选取对抗浮计算结果有较大影响。抗浮计算中部分参数的选取尚无统一规定,且使用阶段结构底板,尤其是轨道范围内的位移控制尚未引起足够重视。针对广州地铁暹岗站抗浮设计,选取适当的计算参数及公式,并采用有限元结构计算软件分析结构底板位移,最终合理确定结构相关抗浮方案。在满足抗浮的同时,车站底板不仅需要满足结构挠度要求,还需要考虑使用阶段的结构位移。可采用有限元计算软件进行模拟计算。     

深基坑计算过程中的叠合梁效应

通过对叠合梁受弯过程中的工作原理及内力分配效应的介绍,演绎出叠合梁在这类受力时所产生的一个共同效应,并将叠合梁这一效应引入到地铁明挖车站深基坑设计计算中来,然后再结合沈阳地铁二号线工业展览馆站的实例,详细分析和阐述这一效应在地铁深基坑计算过程中的应用,从而给相关专业的设计提供一些参考。     

“洞桩法”暗挖车站施工阶段钢管混凝土柱承载力计算

北京地铁16号线部分车站为“洞桩法”暗挖车站，钢管混凝土中立柱底端嵌入桩基内。在当前设计规范及相关研究中，均未明确“洞桩法”暗挖车站施工阶段钢管混凝土柱承载力计算的柱底端约束条件。借鉴铁路桥梁、建筑桩基等高承台桩基竖向承载力计算方法，建立“洞桩法”暗挖车站施工阶段钢管混凝土柱承载力数值计算模型，对钢管混凝土柱初始偏心距对柱承载力的影响以及柱底端桩基对柱的约束作用进行分析。分析结果表明，在通常工程设计中，柱嵌入桩基长度满足规范要求及桩周为粉质黏土、卵石地层的约束条件下，可将“洞桩法”暗挖车站柱下桩基对柱底端约束条件简化为嵌固约束。     

浅谈柱式墩盖梁的内力计算

该文通过有限元分析计算了两种不同计算模式下的盖梁内力。分析表明,当考虑立柱刚度影响时,盖梁内力将进行二次分配,致使跨中正弯矩减小、支点负弯矩增大,随着立柱与盖梁的线刚度比的增大,此种效应越显著。在工程实际应用中,由于工期紧张等因素,当盖梁与立柱的线刚度比大于2时,可采用简化的双悬臂简支梁(连续梁)图式,但在支点及跨中截面,应适当提高。     

衡重式桩板挡墙内力及变形计算方法

衡重式桩板挡墙是一种新型支挡结构,在深圳地区的多个边坡工程中已经得到成功的应用,由于卸荷板的存在,挡土结构的受力和变形性状相对传统的桩板挡墙更为复杂,设计计算方法落后于工程应用。对此,将衡重式桩板挡墙沿地面分为受荷段和嵌固段两部分来简化受力分析,提出结构内力及变形计算模型和方法,推导了结构内力及变形计算公式。结合工程实例计算,与有限元法对比验证了推导的内力及变形计算公式是合理可行的。     

基于传递矩阵的平顶直墙地铁车站横向管棚受力变形计算方法研究

平顶直墙地铁车站PBA工法施工可以采用管棚先行支护。针对PBA法暗挖平顶直墙地铁车站密布横向管棚结构，通过总结管棚“荷载－梁模型”中弹性地基梁、简支梁、固支梁3种简化方法及其计算原理，以北京地铁19号线平安里站工程为背景，采用上述3种模型计算管棚受力变形，并与实测值进行比较分析，然后针对不同工程参数和地质参数进行受力变形影响分析。结果表明： 1）弹性地基梁模型计算弯矩和跨中挠度处于固支梁模型和简支梁模型计算结果之间，其中弹性地基梁模型和简支梁模型计算结果较符合实测数据；但简支梁模型和固支梁模型无法体现导洞侧壁处挠度，且无法体现地层参数的影响以及钢管壁厚对受力的影响。2）最大弯矩值出现在简支梁的跨中，建议在设计时以简支梁模型计算跨中弯矩进行包络，以保证施工安全。3）开挖跨度和覆土厚度（荷载）对弯矩和挠度影响较大，其中跨度影响最大。4）基床系数和钢管壁厚对管棚弯矩影响较小，但对减小挠度有一定作用。     

矿山法地铁隧道结构耐久性分析及二次衬砌结构计算

通过对地铁矿山法隧道结构耐久性分析,提出不同于以往二次衬砌结构计算的新方法,即是建立在隧道初期支护与二次衬砌结构共同受力的基础上,并考虑初期支护本身耐久性等因素,释放隧道初支端弯矩进行二次衬砌结构计算的一种计算方法。该方法简单方便,且更符合矿山法隧道二次衬砌结构的计算模型。     

大连地铁兴工街暗挖大拱站厅无柱车站设计

暗挖大拱站厅无柱车站是一种新型建筑结构形式,建筑风格独特,站厅层公共区空间大、视野开阔、结构工法特殊、综合管线布置灵活且装修美观,值得推广和广泛应用。以大连地铁1号线一期工程兴工街站设计为例,通过对建筑、结构、综合管线、装修等专业设计的阐述,分析专业设计过程中的特点,总结暗挖大拱站厅无柱车站设计的利弊,可为地铁车站设计提供新思路。