地下水位变化对地铁车站主体结构的影响研究

为了研究地下水位对地铁车站主体结构的影响,利用ANSYS数值模拟计算在基本荷载组合情况下,不同地下水位的地铁车站主体结构的最大内力值和偏心距。通过比较分析,可以得到不同的地下水位情况下顶板、中板、底板以及侧墙的轴力和弯矩变化小,但是中板的偏心距在地下水位距地表10 m,在顶板以下6 m时,有一个最大峰值。虽然地下水位的变化对地铁车站主体结构的影响小,但是仍需对底层中柱底部进行加固。     

上盖单塔框架结构时大底盘地铁车站的地震响应

以某上盖6层框架结构的大底盘地铁车站工程为研究背景,基于有限元软件Midas GTS-NX,建立土体-大底盘地铁车站及其上盖单塔框架结构体系的三维数值模型,分析上盖框架结构对大底盘地铁车站结构地震动力响应的影响。结果表明:在输入地震动作用下,上盖框架结构的存在增大了地铁车站结构的内力,且上盖结构层数越多,内力增幅越大;车站柱子与上盖框架结构相距越近,其弯矩幅值越大、剪力幅值越小;车站柱子横截面弯矩幅值沿柱高方向呈近似"W"形分布,车站顶板和底板弯矩幅值沿车站横向均呈锯齿状分布,但底板弯矩极值分布较均匀,车站侧墙最大弯矩发生在底部区域;车站发生的变形仍为剪切型,上盖结构的存在只改变其相对位移峰值大小,而未改变其变形模式;车站柱子的振动峰值加速度自下而上逐渐增大;对大底盘地铁车站及其上盖结构体系中的地下结构进行抗震设计时,无须考虑上盖结构对地下结构惯性力改变的影响。     

青岛地铁某地下车站结构抗震数值模拟计算分析

为了研究地铁地下车站在地震荷载作用下的受力情况,以青岛地铁某明挖地下车站为例,通过静力法和时程分析法分别建立二维数值模型,对明挖地下车站标准断面的受力进行结构抗震性能模拟分析;对车站大里程端节点结构建立三维数值模型,进行结构抗震性能模拟分析。车站标准断面二维模拟计算结果表明,时程分析法与静力法2种计算方法得到的内力计算结果比较接近,顶板跨中、底板支座、底板跨中、侧墙支座、侧墙跨中均受静力法计算结果控制,顶板支座、中板支座、中板跨中受时程分析法控制,对比基本荷载组合、准永久荷载组合的内力及相应的配筋计算,地震荷载组合对车站结构各构件承载力并不起控制作用;大里程端节点结构三维模拟分析结果表明,车站结构各构件满足抗震设计要求。     

地震区砂卵石地层地铁车站不同荷载组合下主体结构内力比较

为了提高地震区砂卵石地层地铁车站主体结构的安全性,利用ANSYS数值模拟计算基本荷载组合、标准荷载组合、地震荷载组合以及人防荷载组合情况下的内力值。通过分析得出,不同荷载组合情况下的最大内力值均出现于侧墙与底板相交处;不同荷载组合所产生的最大内力值中人防荷载组合的最大,需要予以重视;地震荷载组合的内力是非对称的,所以车站主体结构的设计需要考虑地震荷载组合。     

暗挖地铁车站大跨度拱形中板的设计研究

为实现地铁车站站台层大跨度无柱功能,以青岛地铁1号线薛家岛站拱形中板的设计为背景,运用有限元方法分析研究不同形式中板在静力及地震作用下的结构受力特性。分析结果表明:(1)静力分析中,拱形中板较其他形式中板而言,仅轴力值较大,其余内力及变形值均相对较小;跨中弯矩在外侧水土压力作用下为负弯矩,并呈正比例变化;受空间作用影响,洞口梁及节点处应力集中明显,梁扭转效应明显。(2)抗震分析中,E2、E3作用下得出中板时程位移曲线,最大层间位移角均满足规范限值要求; E2作用下,拱形中板构件内力较非地震工况增幅约25%。     

砂土场地地铁车站抗震计算方法

选取典型砂土场地地铁车站,分别采用反应位移法、反应加速度法、有限元动力分析法对其在地震作用下的结构内力进行计算,分析不同抗震计算方法在地铁车站抗震设计中的适用性。结果表明:对于砂土场地地铁车站,3种抗震计算方法所得的结构内力最大值位置基本一致,最大弯矩、最大剪力均出现在侧墙底部与底板端部,最大轴力均出现在中柱底部与侧墙底部;反应加速度法计算结果与有限元动力分析法更为接近,反应位移法计算结果与有限元动力分析法相差较大,宜采用反应加速度法进行砂土场地地铁车站等地下结构的抗震计算。     

盾构隧道近距离下穿在建城际车站影响分析

以佛山市城市轨道交通三号线大墩站-东平站区间下穿广佛城际铁路东平新城站为背景,研究区间隧道上方车站中板已完成施工、围护结构支撑已拆除、车站尚未封顶板时的盾构隧道下穿方案,采用Midas GTS NX建立盾构下穿广佛城际铁路东平新城站的三维计算模型。计算结果表明,随着支撑拆除和右线盾构隧道下穿,地下连续墙最大水平位移,竖向位移,总位移值分别为27. 83 mm、1. 367 mm、27. 94 mm,均小于30 mm,对连续墙变形影响很小,隧道下穿过程中连续墙最大弯矩值为1 405. 4 kN·m,最大剪力值为467. 9 kN,配筋满足要求。盾构下穿过程中现场监测数据表明,连续墙实际最大水平位移,竖向位移,总位移值分别为25. 74 mm、1. 421 mm、26. 83 mm,确保了佛山城市轨道交通三号线下穿盾构的顺利通过。     

地铁车站诱导缝设置参数分析

地铁车站由地下连续墙、内衬墙、底板和顶板等结构组成,其中顶板、衬墙混凝土开裂一直是设计施工中的难题。地铁车站结构诱导缝可减少地铁车站结构在施工和运营中因混凝土结构的温度应力等引起其无序开裂。以上海17号线青浦车站为工程背景,采用有限元建模进行数值分析。针对影响结构应力的设与不设诱导缝、诱导缝的间距、内衬墙厚度、顶板和衬墙分开与整体浇筑施工方法等因素进行讨论。结果表明,在设置诱导缝之后,上衬墙和顶板的应力减小。随着诱导缝的间距增大,上衬墙和顶板的应力逐渐减小。随着内衬墙的厚度增加,上衬墙和顶板的应力逐渐减小。上衬墙与顶板分开浇筑时上衬墙和顶板的应力比整体浇筑大。可以为诱导缝在地铁车站裂缝防治中的设置提供了优化措施和建议。     

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。     

基于超大断面矩形顶管法的地铁车站建造方案

为解决繁华城区地铁车站采用明挖法施工带来的管线迁改、交通拥堵等难题，以下穿大型箱涵的深圳市轨道交通12号线沙三站为工程背景，采用有限元方法进行基于超大断面矩形顶管法的预制装配式地铁车站机械化暗挖建造方案研究。结果表明：顶进工况、结构转换工况和永久结构工况下，单柱方案最大变形分别为5.07,6.50和6.63 mm，双柱方案最大变形分别为5.53,5.20和10.50 mm，施工全过程中单柱方案车站结构整体变形较小；单柱、双柱方案的混凝土结构最大压应力分别为15.7和29.2 MPa，双柱方案须增大柱截面积以满足强度设计要求，因此单柱方案更经济合理；单柱方案中纵梁最大正、负弯矩绝对值均大于双柱方案，且满足强度设计要求，即单柱方案中纵梁受力更明确、抗弯性能充分发挥；预制管节环向接头分别按刚接、铰接设计时，单柱方案车站结构截面设计控制弯矩分别为最大正弯矩、最大负弯矩，考虑到接头实际刚度应介于刚接与铰接之间，结构设计时应按照接头刚接和铰接进行包络设计。     

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.     

立交桥与地铁车站共站位条件下施工顺序对车站变形及受力的影响

为了解立交桥与地铁车站共站位条件下地铁车站在施工全过程中的力学特性,探索站桥施工顺序对地铁车站结构变形及受力的影响。通过拟设标准工程案例,借助有限元软件建立较为精细的三维模型,明确不同施工顺序下车站结构力学特性的差异。研究结果表明:先桥后站施工车站楼板竖向位移在每一跨内均表现为梁柱支座大跨中小,整体呈弓形的变化趋势,而先站后桥施工车站楼板位移表现为不同规律;先站后桥施工引起车站顶板及中板竖向位移较先桥后站有一定程度的升高,且中板增幅较顶板增幅大。站桥施工顺序对车站楼板横向弯矩影响较大,最大达到92.15%,发生在顶板侧墙处;纵向弯矩最大差异为55.05%,发生在顶板位置。先桥后站施工钢管柱水平位移及柱端弯矩大于钢筋混凝土柱,而先站后桥施工表现恰好相反。两种施工顺序下钢管柱与钢筋混凝土柱的轴力相差不大,最大的差异发生在钢管柱位置,仅为8.53%。     

基于不同计算方法的地铁车站结构抗震性能分析

我国地铁车站结构抗震性能分析仍相对滞后,特别是在各种抗震计算方法分析结果的对比研究方面。针对这种情况,以北京某地铁车站为背景,采用惯性力法、反应位移法及动力时程分析法3种抗震设计方法对地铁车站进行了结构抗震性能分析,得出了水平地震荷载作用下矩形车站结构的柱、板、墙各构件内力分布特征。结果显示:3种计算方法得到的各内力分布规律较为一致,其最大受力部位在底板与柱子交接处,但对于同一个内力而言,内力值有所差别。重点分析了3种抗震设计方法计算结果之间的差异。     

新建地铁车站施工对既有地铁车站的影响研究

文章基于苏州地铁某车站,采用现场实测与数值模拟相结合的方法,研究深基坑开挖对周围土体影响规律,分析新建车站施工对临近既有车站受力变形影响。经研究,基坑开挖前2/3深度时,对周围土体扰动主要表现为沉降范围扩大,继续开挖及随后的回筑阶段对周围土体的扰动以沉降量增加为主;新建车站施工,既有车站地下一层侧墙受压,最大压应力出现在顶板高度处,地下二层侧墙以受拉为主,且拉应力处于较高水平,最大拉应力出现在该层中部;新建车站施工时,既有车站靠向基坑方向倾斜;既有车站顶板靠近基坑一端出现沉降,随开挖深度增加顶板逐渐抬升,开挖过程中沉降值减小45.8%。     

武汉市地铁车站结构的三维地震响应分析

选取武汉市一地铁车站结构,采用FLAC3D软件建立其三维计算模型,研究100年超越概率为10%的武汉人工波作用下地铁车站结构的三维地震响应.计算结果表明:离车站结构端部1.5倍车站结构宽度的横断面可简化为平面应变问题考虑;车站结构纵向跨中的横截上结构内力及变形均最大,因而按平面问题计算的结构进行结构设计,结构是偏于安全的;地震荷载对柱端弯矩的影响最大,其次是侧墙,对板的影响最小.该研究成果可为武汉市地铁车站结构的抗震设计提供参考.     

钢-混凝土双面组合连续梁承载能力研究

双面组合梁是一种新型组合结构。首先根据双面组合截面的工作特点,得出双面组合截面的开裂弯矩和弹性极限弯矩的计算公式;考虑钢材和混凝土的材料塑性,得出双面组合截面的受弯承载力计算公式。根据正、负弯矩区弯矩比与刚度比的关系,确定负弯矩区长度范围,据此可确定不同截面刚度的梁段长度,进行弹性内力分析;介绍采用塑性极限分析法分析双面组合梁内力的条件和方法。最后,介绍2×2.9 m双面组合连续梁的模型试验概况,给出对称、逐级加载时得到的试验梁荷载-挠度曲线,并将试验结果与理论计算结果进行比较,验证理论计算公式的准确性。研究结果可为双面组合连续梁的设计提供参考。     

大跨度箱梁桥温度与混凝土收缩徐变耦合效应分析

为准确考虑温度对大跨度混凝土箱梁桥长期力学行为的影响,以帕劳共和国KororBabeldaob桥为例,利用Midas/Civil软件建立分层模型反映箱梁顶板、底板以及腹板的温度差异,采用B3模式计算温度与混凝土收缩、徐变的耦合,深入探讨了该耦合作用对箱梁关键截面预应力损失、挠度以及应力的影响。研究结果表明:温度与收缩、徐变耦合作用使合龙时及合龙18a后主墩顶负弯矩区预应力损失分别增大30.9%和13.5%;使合龙18a后主跨跨中挠度增大47.3%,主墩顶负弯矩区箱梁顶板应力减小40.1%,对底板应力基本无影响;且温度越高,主跨跨中下挠速度越快,主墩顶负弯矩区顶板应力在桥梁运营前期降低越快,在运营后期顶板应力逐渐趋于定值。     

富水砂层零覆土地铁车站抗浮技术措施研究

为制定适合富水砂层零覆土地铁车站抗浮、内力及变形改善,且经济性较好的方案,结合零覆土地铁车站工程实例,在围护墙参与车站抗浮的前提下,利用有限元软件对底板下设置抗拔桩、底板设置折线仰拱、顶板设置夹层压载三种方案下的车站抗浮稳定性、内力及变形、工程经济性等进行对比分析。结果表明,各方案均可使车站结构变形及内力得到大幅改善,且有利于车站抗浮,各方案对结构的作用效应分别与抗拔桩桩径、桩长、底板折线仰拱矢高、顶板覆土压载厚度相关;底板下设置抗拔桩方案不利于全包防水层敷设,而折线仰拱、顶板压载方案避免了该问题;设置抗拔桩与底板设置折线仰拱方案经济性较差,而顶板压载法经济性较好,对车站结构内力及变形改善效果与其他两方案基本接近。     

超大直径盾构施工对邻近深基坑的影响分析

为研究盾构隧道侧穿邻近基坑过程中对基坑结构的影响,以三阳路越江隧道侧穿汉口风塔配套综合开发项目(二期)深基坑为依托,采用数值模拟方法,对盾构分别侧穿基坑开挖到底、地下室底板及负三层结构完成、地下室负二层施作结构完成及地下室结构施工至±0.0m建立三维模型,对比分析四种工况的管片及地连墙结构内力及位移规律。研究结果表明:工况1为最不利工况,拱顶沉降值、地表竖向位移值、管片弯矩值最大,而工况4对应数值最小,相对最安全;基坑内主体结构施作越完整,近隧道侧地连墙位移越小、盾构侧穿对基坑影响越小,管片最小曲率半径越大。研究成果可为隧道侧穿深基坑分析提供理论依据,也可为类似工程提供参考。     

济南地铁大跨无柱拱形结构 内力分析及施工技术

以济南地铁龙奥站为依托,研究硬岩地层大跨无柱拱形地铁车站结构受力特性及施工技术,进行二维有 限差分数值计算,结果表明：基坑施工引起的支护结构水平位移及内力均较小,采用多级放坡开挖和喷锚支护的 方式可保证基坑安全施工;无柱拱形结构顶板弯矩、轴力值均较大,同时中板表现为偏心受拉状态,是主体结构 中的薄弱环节,但仍具有较大的安全系数,结构整体安全可靠。大跨无柱拱形车站施工技术已在济南地铁龙奥站 取得成功应用,可为类似工程提供借鉴。