新建沈阳南站中央站房轨道层结构设计研究

研究目的:目前国内许多大型铁路客站均采用"房桥合一"的结构形式,其高架轨道层既是铁路客站整体建筑结构的一部分,又是承载列车动荷载的桥梁结构,因此高架轨道层的设计历来是"房桥合一"铁路客站设计的难点之一。本文以新建沈阳南站中央站房高架轨道层为例,介绍"房桥合一"铁路客站高架轨道层的设计方法。研究结论:(1)对于"房桥合一"铁路站房高架轨道层结构必须采用满足建筑结构和铁路桥规的包络设计方法;(2)"房桥合一"铁路站房高架轨道层结构应进行中震弹性抗震性能分析;(3)"房桥合一"铁路客站高架轨道层结构可采用缓粘结预应力技术,以提高承轨梁的刚度和抗疲劳性能;(4)本文研究成果可为今后类似高架轨道层的设计提供参考。     

西安火车站跨地裂缝高架候车室主体结构设计与分析

西安火车站是在既有南站房基础上改扩建的铁路客站,受城市规划影响,西安站新建高架候车室需要跨越西安f3地裂缝。为了适应地裂缝变形,满足建筑使用需求,需要使基础避让足够的距离,并将高架候车室沿地裂缝分割成两个独立的结构单元,两个单元间通过大跨钢桁架(高程10.0 m候车层)、跨层钢桁架(高程18.0 m商业层)及钢网架(高程30.0 m屋盖层)进行连接,形成弱连接的连体结构。针对场地条件与结构特点,确定了结构的抗震性能化目标,分别对结构进行设防地震及罕遇地震下的抗震性能化设计和动力弹塑性时程分析,结果表明,结构能满足预定的性能目标,抗震性能良好。     

“建桥合一”式高架车站多遇地震水平抗震性能研究

《城市轨道交通结构抗震设计规范》规定,对于高架车站承受列车荷载的结构按《铁路工程抗震设计规范》抗震设计,非承受列车荷载结构按《建筑抗震设计规范》抗震设计。"建桥合一"的高架车站存在各规范对年超越概率、反应谱定义方式和参数取值以及强度验算指标规定不统一的问题,给设计工作带来困扰。结合工程实例,对多遇地震水平各规范应用中的设计水准以及强度指标相对安全性进行分析。研究表明:在多遇地震情况下,《城市轨道交通结构抗震设计规范》设计水准以及反应谱峰值远高于《建筑抗震设计规范》和《铁路工程抗震设计规范》;在强度验算方面,以《铁路工程抗震设计规范》的容许应力为验算标准更为安全,并在工程实例分析中得到验证;地铁高架车站多遇地震水平的强度验算过程可简化为采用《城市轨道交通结构抗震设计规范》进行地震动输入、直接采用《铁路工程抗震设计规范》进行强度验算。     

考虑近断层强震影响的铁路站房结构地震易损性分析

由于铁路选线限制，部分铁路站房修建在高烈度区，且靠近地震断层。为保障铁路站房结构的抗震安全，以某站房结构为研究对象，分析考虑近断层强震影响的站房结构地震易损性。首先，分别采用近断层抗震设计谱和规范抗震设计谱对铁路站房结构进行抗震设计，建立相应的站房结构数值模型，并对模型进行验证；然后，选取24组近断层脉冲型地震动，分析铁路站房的地震响应，并分别定义站房结构中混凝土框架、钢屋架和砌体填充墙的损伤指标；最后，对2种设计谱设计的铁路站房局部及整体地震易损性进行评估。结果表明：在8度罕遇地震作用下，考虑近断层强震影响的站房结构相较于不考虑的，其混凝土框架和砌体填充墙出现毁坏的超越概率分别下降58.26%和19.82%，整体结构出现毁坏的超越概率上下界分别下降17.27%和19.83%；考虑近断层强震影响的抗震设计能够降低站房结构发生损伤的概率，提高其抗震性能；考虑近断层强震影响的站房结构损伤概率由大到小依次为砌体填充墙、混凝土框架、钢屋架。基于此，地震断层附近的铁路站房结构抗震设计应考虑近断层强震的影响，并加强砌体填充墙的抗震构造措施。     

站台有柱雨棚结构抗震性能化设计分析

通过对铁路站台有柱雨棚"Y"形钢筋混凝土结构典型单元的抗震全过程分析,证明其按《建筑抗震设计规范》"两阶段设计"难以满足"三性能水准"的设防目标,调整结构侧向刚度来实现满足抗震性能化设计的"两阶段设计"。既便于结构设计,又能保证结构在中震下的可修复性和罕遇地震作用下的安全性。     

跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站抗震设计探讨

针对跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站结构抗震冗余度低,在高烈度地区应用较少,为更好地分析高架车站抗震受力全过程,以某跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站工程实例为背景,根据建筑规范和城市轨道交通规范要求设定合理的抗震性能目标,并研究构件抗震受力历时过程中的受力情况。采用大型有限元Midas作为主要计算软件,选取合理的地震波,进行多遇地震和设防地震有限元计算时采用弹性时程分析方法,且对振型分解反应谱法地震作用进行相应的放大,结果分析构件满足抗震性能目标要求。进行罕遇地震计算时,为更好地模拟工程实际情况,计算模型考虑桩土共同作用,采用结构-承台-桩基整体计算建模方法,进行弹塑性时程分析,关键构件采用截面纤维模型进行计算,能够反映关键构件在大震作用下进入破损阶段之后的行为,可以查看关键构件截面混凝土的开裂和压碎历史,钢材或钢筋的屈服和硬化过程。研究结果表明结构构件均满足抗震性能目标：(1)关键构件的钢材纤维受拉受压均未超过屈服强度,保持弹性工作状态,混凝土纤维受拉开裂,受压未达到屈服强度,同时延性系数D/D1小于1,均说明关键构件满足抗震性能为压弯、抗剪不屈服的目标;(2)桩...     

铁路大型站房结构体系对工程投资的影响研究

针对铁路大型站房的建筑特点及其结构体系的复杂性和多样性,在基于大量站房结构体系的类型及工程造价的基础上,采用主成分分析法和区间统计分析法,分析研究结构体系对工程投资影响的敏感因素,并重点分析抗震设防烈度、结构体系类型对工程投资的影响程度。数据表明：站房高架屋盖采用钢网架,高架层楼盖和轨道层采用预应力混凝土框架结构比较经济。另外站房高架屋盖最大柱距大于80 m或高架层楼盖柱距大于30 m时,其结构体系类型具有趋同趋势,高架屋盖最大柱距大于80 m时,采用钢网架结构具有较好的性价比;高架层楼盖柱距大于30 m时,采用钢结构对控制高架层标高十分有利。     

基于Midas civil的桥建合一高架车站结构抗震分析

基于Midas civil软件,建立某轨道交通工程高架车站空间模型,分析其在多遇地震、设计地震、罕遇地震作用下的抗震性能。通过计算分析,为该高架车站提供设计依据,也为同类结构的分析方法提供参考。     

连续梁桥抗震性能分析与评价

研究目的:为满足<铁路工程抗震设计规范>中对连续梁桥进行三水准抗震设计的要求,本文通过具体算例对连续梁桥进行多遇地震弹性、罕遇地震弹塑性地震反应分析,分别从强度、延性和抗剪等方面实现对连续梁桥抗震性能的总体评价.研究结论:提出了连续梁桥在多遇地震作用下强度及稳定性验算方法、罕遇地震作用下延性验算方法,弥补了<铁路工程抗震设计规范>计算方法不能详细反映此类桥梁抗震性能的不足,为铁路连续梁桥抗震性能评价和抗震设计提供了理论基础.     

郑州市城郊铁路工程独柱高架车站抗震分析

结合郑州市第一座独柱高架地铁车站工程实例,采用三维有限元模型,对多遇地震下墩柱混凝土压应力、钢筋压应力、钢筋拉应力、墩柱稳定性应力进行分析,对罕遇地震下墩柱弯矩进行了分析。同时在抗震要求下,对结构强度,结构变形进行分析计算,结果表明独柱高架地铁车站主体结构在地震作用下是安全,可靠,能够达到抗震设计要求。     

屈曲约束支撑在大型铁路站房中的应用

为适应铁路运能的不断扩大,铁道部新建多座大型铁路站房如天津西站站房、上海虹桥站站房、沈阳南站站房等。这些大型站房多为铁路旅客综合枢纽,具有层数多、结构体系复杂等特点。屈曲约束支撑具有耗能能力好、充分发挥钢材性能以及高效调节结构刚度分布的优点,在大型站房结构上使用屈曲约束支撑,可有效地对其刚度及抗震性能进行调控。讨论屈曲约束支撑在大型站房中的运用优势,列举了其在上海虹桥站的应用,着重对正在设计的沈阳南站进行了屈曲约束支撑方案的可行性分析。     

轨道交通无缝线路对高架桥抗震性能的影响

针对轨道交通高架上铺设无缝线路的实际情况，建立了考虑桥上长钢轨对高架桥纵向约束作用的结构－桩基－土动力相互作用力学模型。计算分析了轨道交通高架的地震响应；重点探讨了高架桥上无缝线路对轨道交通高架桥抗震性能的影响。研究结果表明，桥上轨道结构对桥梁的给向约束作用改善了高架桥的抗震性能，但其改善程度与钢轨扣件的纵向力学参数有关。     

高架车站设计中的三种抗震规范参数比较

比较了《建筑抗震设计规范》、《城市轨道交通结构抗震设计规范》和《铁路工程抗震设计规范》在高架车站设计中所用地震参数的异同,包括地震重现期、反应谱曲线构成、衰减指数等,得到《城市轨道交通结构抗震设计规范》对多遇地震下低烈度区软弱场地的地震作用提高最多,比《铁路工程抗震设计规范》约提高30%,比《建筑抗震设计规范》约提高80%。通过某场地条件下高架车站墩柱截面设计比较,得到《城市轨道交通结构抗震设计规范》比《建筑抗震设计规范》圬工量提高20%。     

新广州站桥建合建结构设计探讨

研究目的:新广州站为典型的桥建合建体系,结构新颖,设计施工难度较大,本文从多个方面介绍了新广州站桥建合建体系的设计、施工,并希望能为今后的类似站房设计起到一个借鉴作用。研究结论:新广州站结构体系包含多个专业,桥梁设计采用铁路桥梁规范,上部候车厅及雨棚设计采用房建规范,桥梁与上部房建共同受力,协调变形,需要进行整体计算;抗震时结构整体受力性能强,具有良好的抗震性能及动力性能;新广州站节点复杂,从局部构造上采取了足够的措施;此外,施工时桥梁、候车厅层、屋顶雨棚结构以及地铁立体交叉作业,需要有合理的施组方案。     

站桥合一地铁高架车站抗震性能分析

以北京某地铁高架车站为背景,建立了有斜撑与无斜撑站桥合一高架车站的有限元计算模型,分析了高架车站上、下层墩柱在地震作用下的位移响应。结果表明,地震作用下,有斜撑站桥合一高架车站与无斜撑站桥合一高架车站相比,墩柱顶部的竖向位移相差较小,斜撑对站桥合一高架车站竖向抗震作用并不明显;与无斜撑站桥合一高架车站相比,有斜撑站桥合一高架车站上层墩柱的横纵向水平位移响应有大幅降低,车站结构在水平方向上的抗震性能提高较大;有斜撑站桥合一高架车站的结构整体性更好,抗震性能更强,结构形式更合理。     

某特大型站房的静力弹塑性分析

通过对某特大型站房结构的静力弹塑性分析,对结构在多遇地震下的弹性设计假定进行校核,同时能够大致确定结构在罕遇地震下的破坏过程,找到薄弱环节,从而使设计能有针对性地对薄弱环节进行加强,保证整体结构实现基于性能的抗震设计.     

基于不同基础模拟方式的钢-混凝土组合高架独柱车站抗震分析探讨

高架车站是一种"站桥合一"的结构,它既是建筑,也是轨道交通结构的一部分。对于独柱长悬臂高架车站而言,其结构抗震冗余度低,抗震分析尤为重要。钢-混凝土组合独柱车站结构是一种新型结构体系,其构件尺寸小,自重轻,有更强的抗震变形能力,它在地震作用下的具体表现值得研究。民用建筑设计规范和城市轨道交通设计规范对高架车站计算中的基础模拟有不同规定,有必要对不同基础模拟方式下的抗震分析结果进行探讨。通过具体的工程实例,建立多个比较分析模型,分析不同基础模拟方式之间的计算结果差异,给出设计建议。其一,由于独柱结构在地震作用下的扭转效应,需要特别关注边部构件的设计;其二,基于独柱结构的特殊性,设计应考虑桩土共同作用,对于土弹簧的不同取值应进行包络设计;其三,对于独柱结构的主要构件应进行抗震性能化设计,独柱墩的性能目标建议为大震斜截面弹性、正截面不屈服。     

轨道交通高架桥合理抗震设计参数及抗震措施研究

本文结合某独柱墩高架轨道交通线和建设，建立了高架桥梁结构（包括桥上轨道结构）－桩基－土动力相互作用力学模型，采用工程场地波计算了轨道交通高架桥的非线性地震响应；并采用约束混凝土的概念分析了墩柱的抗震延性。重点探讨了高架桥上长钢轨对桥梁的纵向约束作用及后继结构对桥梁抗震性能的影响；分析了橡胶支座对高架桥的减、隔震作用；按桥梁结构的抗震能力设计思想提出了轨道交通高架桥合理抗震设计参数，从而克服了我国现有《铁路抗规》及《公路抗规》只对桥梁进行抗震强度及稳定性验算的不足，确保高架桥在强震作用下具有足够的延性。研究结果表明，桥上轨道结构对桥梁的纵向约束作用改善了桥梁的抗震性能，但其改善程度与钢轨扣件的纵向力学参数有关；板式橡胶支座的应用，虽使主梁位移有所增大，但减小了桥梁的纵、横向地震响应；独柱墩高架桥潜在塑性铰通常发生在其底中区域，为确保高架桥具有足够的抗强震变形能力，其潜在塑性铰区域横向约束钢筋配置率应不小于0．5％。     

高架地铁车站抗震分析

以某轨道交通工程高架地铁车站为背景,建立有限元计算模型,分析地震作用下高架车站墩柱结构的地震反应。结果表明:在多遇地震作用下,该高架车站墩柱强度满足规范要求;在罕遇地震作用下,该高架车站墩柱非线性位移延性比满足规范要求。计算结果已为该高架车站的抗震设计提供依据,分析方法可为同类结构提供参考。     

“桥建合一”型地铁高架车站振动舒适度研究

"桥建合一"型地铁高架车站的轨道梁刚接在站房结构框架梁上,存在严重的车致振动舒适度问题。为了研究列车过站时"桥建合一"型地铁高架车站的振动舒适度规律,以某典型侧式"桥建合一"型地铁高架车站为研究对象,采用数值计算软件Matlab建立27自由度列车模型,采用有限元软件Ansys建立车站有限元模型,基于分离迭代法实现列车-车站的耦合作用,并对比实测数据验证列车-车站耦合振动分析模型的准确性。采用已验证的列车-车站耦合振动分析模型计算列车到发站时站房的振动舒适度敏感点,并研究列车车速、楼板厚度和桥墩跨度参数对站房振动舒适度的影响。研究结果表明:"桥建合一"型地铁高架车站的结构动力特性具有特殊性,典型楼板的1阶竖弯频率为28.91 Hz,是高铁客运站的4.7~7.7倍;站厅层振动舒适度敏感点位于结构缝附近和车站端部悬挑区域,列车到站时站厅层振动超标最大为32%;站房的车致振动相应总体上随列车车速的增加而增大,列车正线过站时60~80 km/h速度区间与列车会车过站时20~40 km/h和60~80 km/h速度区间的楼板振动增幅较为显著;楼板的车致振动在其自振频率附近会产生"共振效应",楼板厚度参数对楼板自制频率的影响较小,桥墩跨度参数对楼板自振频率的影响较大,合理设计桥墩跨度可以有效避免楼板产生"共振效应"。