标准明挖地铁车站结构内力及造价分析

不同站台宽度、柱网形式对地铁车站土建造价有重大影响。选取典型的地铁车站形式,对其结构内力及造价进行对比分析;对不同站台宽度的单柱及双柱车站内力分析其弯矩规律,并对比分析不同柱网形式下车站的弯矩变化规律。根据对比分析,11 m站台宽度的单柱车站及双柱车站的结构内力较合理,造价较低。对比分析的结论可为地铁车站方案决策提供参考。     

预制装配式地铁车站结构榫槽式接头力学性能研究

以明挖地铁车站预制装配结构的榫槽式接头为研究对象,通过有限元数值模拟方法研究接头构件的应力演变规律及其接缝变形和接缝张开角与加载弯矩的关系,并与接头构件的足尺加载试验结果进行对比分析。数值计算和加载试验的结果均表明:在设计最不利轴力为1 600kN的工况下,随着加载弯矩的增大,榫槽接缝部位的应力变化明显,而榫头端部的应力基本保持稳定,因此预制装配地铁车站结构采用榫槽式接头能够有效提高接头抵抗弯矩的能力;当加载弯矩小于300kN·m时,榫槽接缝部位的变形量很小,而当加载弯矩超过400kN·m以后,榫槽接缝部位的变形量发生突变,因此从结构的抗裂要求和榫槽式接头的整体力学性能考虑,维持榫槽式接头正常工作状态的弯矩值大约在350kN·m左右。     

温州轨道交通M1线盾构隧道衬砌管片接头力学特性

为研究温州轨道交通M1线地铁盾构隧道衬砌的极限抗弯承载力和接头变形能力，基于地铁盾构隧道变形的衬砌管片接头张开破坏试验，介绍了地铁衬砌结构接头破坏试验的研究内容，包括加载装置、荷载设计、测试内容，以及部分试验结果，并对试验进行了数值模拟分析。研究结果表明：正、负弯矩工况下，接头力学性态发展可大致分为线性增长、塑性发展和极限破坏3个阶段，极限破坏状态在正、负弯矩作用下的破坏模式并不相同。     

预制装配式地铁车站单榫槽式接头抗弯刚度影响因素分析

预制装配式地铁车站接头是预制装配式地铁车站结构薄弱部位,以长春地铁2号线袁家店预制装配式车站为工程背景,采用数值模拟方法研究预制装配式地铁车站单榫槽式接头抗弯刚度的影响因素。计算结果表明:接头承受弯矩作用是导致接头抗弯刚度减小的最主要因素;增大轴力以及对接头部位注浆对提高接头抗弯刚度具有显著作用;接头部位尺寸参数的改变对接头抗弯刚度的影响程度与接头部位承受的轴力有关。     

既有地铁车站底板开孔的力学特性分析

当新建地铁线换乘车站遇到既有站没有预留换乘条件而需要在既有车站底板开孔以实现换乘时,对既有车站底板开孔后既有站的受力和变形预测很有必要。应用有限元计算软件,计算分析单柱和双柱既有车站站台层底板在不同部位开孔时对既有车站的影响。结果表明,单柱车站和双柱车站底板开孔后的底板变形差异较大,需根据具体情况采用不同的预加固方案。建议尽量在既有底板柱间开孔,同时做好开孔处底纵梁和柱等结构的保护。     

基于梁-复合弹簧模型的装配式车站地震反应研究

基于装配式车站结构现有研究成果,建立适用于装配式地铁车站结构的梁-复合弹簧简化动力分析模型,通过与三维实体模型分析结果对比,验证该模型的有效性,并应用该模型开展装配式地铁车站结构与同型现浇结构的横向地震反应对比分析。结果表明：水平地震作用下,装配式车站结构和同型现浇结构的变形差异不大;其截面内力波动趋势与现浇结构一致,且均在同一时刻达到峰值;其典型截面的弯矩及弯矩波动幅度均小于现浇结构,其注浆式榫槽接头减小了结构截面弯矩及弯矩波动的幅度,减弱了结构在地震作用下的弯矩响应。该研究可为预制装配式地铁车站结构抗震计算提供技术支持,为预制装配技术应用于地下结构建设提供参考。     

装配式地铁车站预制中板梁柱设计方案研究

以深圳地铁内支撑体系下的装配式车站为工程背景,研究车站预制中板梁柱设计的关键技术：中板设计需同时满足基坑支撑的受力转换及车站流水拼装的工艺要求;中板设计需满足吊装、拼装、基坑受力转换、正常使用等工况的受力要求;中板设计需满足楼梯及扶梯开洞的受力需求。针对以上问题,研究车站采用预制+叠合型式中板结构的流水拼装步序,对拼装步序中围护、中板结构受力及变形进行分析;通过采用预制+叠合结构型式的中板结构以满足施工阶段和使用阶段的受力要求;针对中板开设大孔洞的设计难点,通过孔内设置型钢支撑来满足拼装及基坑受力转换的需求,车站拼装完成后在孔边现浇纵横梁、叠合层等形成孔边加强结构,然后切除孔内型钢支撑形成永久开孔;并通过设置抗剪连接、叠合层、纵横梁体系等措施满足开孔受力需要。预制中板的设计措施研究,实现了地铁车站的全断面装配,进一步提高了地铁车站的装配率及流水拼装的工效。     

暗挖拱盖法地铁车站拱部结构矢跨比影响分析

为研究暗挖拱盖法施工时拱部矢跨比对车站结构的影响，以青岛某地铁车站工程为例，基于有限元分析软件MIDAS GTS,对比分析站台宽度为11 m和13 m两种车站结构下，不同矢跨比对其结构受力与变形的影响。研究结果表明：当矢跨比从0.16增大至0.24时拱部施工阶段拱顶弯矩最大，弯矩先减小后增大，整体结构施工时拱部与直墙交界处弯矩最大；两种跨度的车站弯矩分别减少了42.1%和44.6%;轴力随矢跨比的增大而减小，矢跨比对拱部施工阶段的影响较大；矢跨比对结构变形的影响非常明显，拱顶沉降、拱肩沉降与拱脚净空收敛均减少了1/3左右。在考虑整体结构施工与车站结构合理跨高时，拱部矢跨比越大，结构越合理。     

PBA法扩挖大直径盾构隧道修建地铁车站时结构关键节点的受力分析

北京地铁14号线东风北桥站至阜通东站区段隧道采用土压平衡盾构修建,并采用PBA (Pile-Beam-Arch)法小规模暗挖拓展形成地铁车站.将扩挖过程中车站结构的关键节点分为管片接头、K管片分块连接处、纵梁与管片连接处以及主拱初支与K管片连接处4类.根据关键节点的结构形式,采用三维非连续接触模型模拟施工过程,分析关键节点的变形和内力.结果表明:管片接头和K管片分块连接处变形满足要求;施工过程对管片内力重分布影响很大,部分连接螺栓超出抗拉强度;顶纵梁与顶管片连接处在对称开挖情况下未产生相对滑移,但有略微分离现象,造成顶纵梁抗剪键超出抗拉强度;底纵梁和底管片连接处未出现相对滑移和分离;主拱初支与K管片连接处的焊缝强度满足要求.由此可见,本工程中车站结构基本处于稳定状态,只有局部需要加强.     

西安火车站咽喉区下地铁车站设计与优化研究

为保障西安火车站复杂条件下地铁车站的建设安全,首先开展地铁线路和站位比选,综合考虑建设安全及换乘方便等因素,提出地铁车站优化设计方案,进而讨论地铁车站NTR施工方案,采用数值手段分析不同施工阶段的位移变化规律。结果表明:方案2为最佳线位走向,地铁线路少部分入侵大明宫保护范围,施工规划满足工期要求;地铁车站采用NTR工法进行施工,钢管顶进对应拱顶处地层最大沉降量为-11.3 mm、地表路基沉降量为-9.6 mm,土体分层分步开挖引起拱顶处竖向最大沉降值达到-29 mm、地表路基沉降量为-22.7 mm;针对施工沉降控制难点过程提供对应的沉降控制措施。采用方案2及NTR方案可满足火车站咽喉区下地铁车站的建设安全与工期要求,研究结果可为类似工程的地铁车站设计提供依据。     

富水软土地区单墙衬砌地铁车站防水技术

研究目的:解决富水软土地区地铁车站采用单墙衬砌(地下连续墙直接作为结构的侧墙)结构的防水问题。研究方法:针对上海地铁2号线西延伸工程淞虹路车站设计采用连续墙直接作为主体结构侧墙的实际情况,结合地下工程防水技术规范和地铁设计规范,研究地铁车站混凝土结构自防水、连续墙(侧墙)接头、诱导缝、施工缝防水技术以及侧墙抗裂砂浆防水涂层(刚性四层抹面防水层)防水技术。研究结论:富水软土地区单墙衬砌地铁车站较双墙结构防水技术难度大,设计和施工要求高;连续墙(侧墙)接头是防水设计和施工的关键部位;采用十字型钢板的刚性止水接头可以满足结构防水需要;当连续墙接头与主体结构诱导缝对齐时,采用包覆丁基橡胶腻子的十字型钢板,既起到防水作用,又满足诱导缝结构变形作用。     

换乘车站基坑开挖及区间暗挖下穿施工对既有地铁站的变形控制及影响分析

为研究既有车站影响保护区内深基坑施工及暗挖下穿对其的变形及内力的影响，并对既有车站进行施工阶段过程中的安全性评估，以合肥市某地铁换乘车站项目为依托，并参考行业内标准及相似案例，给出相应的变形控制标准。利用有限元分析软件MIDAS GTS对项目施工全过程进行三维建模，并与现场监测数据进行对比。研究结果表明：合肥地铁8号线工程施工全过程完成时，3号线主体结构变形最大沉降为2.39 mm,满足控制标准要求；主体结构承载力和抗裂缝要求均满足要求。     

北京地铁10号线劲松站顶纵梁施工技术

以北京地铁10号线劲松站为例介绍采用洞桩法开挖地铁车站的顶纵梁施工技术。顶纵梁是PBA工法施工浅埋暗挖地铁车站的关键结构,它与主体围护桩顶冠梁共同支撑车站上部结构,并将荷载传递给主体围护桩及钢管柱。顶纵梁施工中做好模板支架设计、防水层施作、施工缝处理、预埋件安装、混凝土灌注以及填充注浆每道工序的工作。     

软土地铁车站接头结构在强地震作用下的响应研究

利用FLAC3D对典型地铁车站接头结构进行三维数值模拟,并考虑不同方向的地震波激励下的地铁车站接头结构的响应.结果表明:水平向和竖直向地震波耦合输入对地铁车站接头结构的轴力和剪力有利,但对于弯矩是不利的;接头处区间隧道断面竖直向变形大于水平向变形;竖直向地震波加速度输入时结构的加速度放大系数远大于水平向;土-结构体系在地震作用下,端墙与中板连接处的动土压力幅值最大;而车站端墙的动/静比值从端墙顶部到底部从大到小有规律变化.     

邻近地铁车站配套地下结构建造方案研究

北京地铁16号线稻香湖站配套的地下结构紧邻地铁车站北侧布置,并与车站北侧共用围护桩。由于两结构之间设置人防门和行人通道,需要截除共用围护桩。原设计的配套地下结构建造工序安排将会对地铁车站运营产生不利影响。考虑到对地铁车站运营产生影响的工序主要是共用围护桩的截除,提出的方案是:先完成配套地下结构的负二层结构浇筑,然后将负一层结构划分为3个建造单元,每个单元分别采用不同的建造方案。施工关键工况的数值模拟分析结果表明:分单元建造方案对配套地下结构中板受力状态等并没有产生明显的不利影响,围护桩的变形监测结果也表明分单元建造方案能够满足围护桩的安全要求。该配套地下结构建造方案已成功实施,为今后地铁车站配套地下结构建造方案设计提供参考。     

地铁车站单双层过河段沉降计算分析

探讨地铁车站单双层地铁站过河段沉降差,采用土的Coulomb-Mohr破坏与屈服准则建立模拟施工过程(包括土体自重变形、开挖、回填等)的三维有限元力学模型,得到施工过程引起的周围岩土应力变化、沉降变形以及地铁单双层过河段的沉降差值.单双层车站最大沉降控制在3 cm以内,最大沉降差控制在1 cm以内,能够满足设计要求.对二维计算结果进行校核,车站单双层的底板、顶板、侧板与中柱在施工过程中各个工况均满足设计要求.     

单线隧道预制装配式衬砌结构选型及接头参数敏感性分析

预制装配式衬砌结构因施工速度快、质量高、易于维修等优点近年来在隧道工程领域备受关注。采用荷载-结构模型分析了不同围岩条件下整体衬砌内力特征。将衬砌结构分为8部分预制,采用有限元软件对预制结构进行了安全性验算,分析了不同接头刚度条件下接头处受力和变形。计算结果表明:隧道整体衬砌在Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级围岩条件下轴力、弯矩、横向位移、竖向位移最大值分别为1 192 kN,480 kN·m,13.9 mm,4.9 mm;预制装配式衬砌较整体衬砌在Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级围岩条件下最大横向位移分别增加1.6%,2.4%和1.0%,最大竖向位移分别增加1.3%,1.3%和2.4%,最大轴力分别减小0.02%,0.01%和0.06%,最大弯矩分别增加0.20%,0.11%,0.15%。综合考虑受力稳定与变形限制,衬砌接头刚度应不小于230 MN·m/rad。     

附属结构施工对装配式车站结构的影响分析

为确保附属结构施工过程中装配式车站主体的安全与稳定,需要了解附属结构施工过程中装配式车站主体结构的力学规律。以深圳地铁装配式车站13号线市中医院站为工程背景,通过有限元数值计算,对附属结构的施工过程中装配式车站主体的内力和变形进行分析。计算表明：①附属结构基坑开挖导致主体结构整体有向附属开挖一侧变形的趋势,结构内力出现重分布,附属结构施工开挖过程中主体拱顶弯矩最大增幅在开挖1阶段;②在附属结构施工过程中可以采取主体顶板上方设置临时支撑、主体拱顶对拉连接、加强支护刚度等措施对装配式车站主体的内力及变形进行控制,其中主体顶板上方设置临时支撑措施的效果显著。结合设计措施的计算及实施情况对控制措施的设计应用进行研究,为装配式地铁车站的设计提供借鉴。     

新型预制装配式地铁车站结构横断面受力性能研究

预制装配式地铁车站具有能缩短工期、改善施工质量等优势。结合地铁车站主体结构常用的双层三跨矩形断面形式,建立了整体有限元模型,研究了这种新型预制装配式结构在使用阶段的受力变形规律,为预制装配式地铁车站在未来的工程应用提供力学支撑。     

肥槽回填对装配式地下车站结构的力学影响

肥槽回填是明挖装配式地下车站的主要施工阶段,对装配式地下结构的内力和变形有重要影响。针对肥槽回填阶段装配式地下车站结构的力学特性,建立增量法结构计算模型,对不同肥槽的回填材料、回填方案以及中板结构施作的先后次序等工况下的装配式地下车站的结构进行分析,研究不同工况对装配式地下车站结构内力和稳定性的影响。研究结果表明：①采用常规土体材料进行肥槽回填,其回填荷载会导致该阶段装配式结构部分的接头内力超过接头承载能力,回填荷载作用下结构有失稳趋势(拱脚支撑受拉);②采用结硬性材料进行肥槽回填,不同分层方式的回填方案对装配式结构的接头内力和稳定性影响差异较大,其中结硬性回填材料一次性回填对结构的影响比常规土体回填更大,分多层回填时能有效降低回填荷载的影响,采用4次分层回填方案,结构受力与变形均有大幅改善,能确保结构稳定性,使接头承载性能满足要求;③在肥槽回填之前施工中板结构,能大幅改善肥槽回填荷载对结构接头承载能力和稳定性的影响,各种回填方案均能满足结构受力和稳定性的要求,因此中板施工前置工况可降低对肥槽回填材料和方案的要求,不排除今后采用较低强度结硬性材料回填的可能性。