大跨无柱地下车站梁-柱节点受力性能的局部多尺度有限元方法

岗厦北综合交通枢纽核心换乘区的中庭51.2 m×48.0 m(南北长度×东西长度)范围为无柱设计范围,其跨度在全国尚属最大。梁-柱节点是该结构传力关键,但数量繁多、类型复杂,且建造过程存在多重体系转换,必须确保节点传力顺畅。基于多点约束方程法(MPC),提出一种局部多尺度有限元方法(LMFEM)。采用LMFEM方法,进一步研究梁、柱贯通方式对本文依托工程典型梁-柱节点受力性能的影响,发现柱贯通节点整体应力较低,传力顺畅,应力集中不显著,更适用于岗厦北大跨无柱地下空间结构。基于现场监测,将节点受力状态实测值与不同方法所得计算值进行对比分析。研究结果表明:相比于传统局部精细化有限元方法(LRFEM),LMFEM方法具有建模工作量小、边界条件易于满足圣维南原理、可兼顾计算精度和计算效率的特点;在同等建模规模和网格细度情况下,LRFEM2模型计算值与实测值的最大相对误差为11.8%,LMFEM模型计算值与实测值的最大相对误差为12.5%,但后者具有更少的节点数量和更短的计算时间,而LRFEM方法的计算精度受边界条件和单元网格细度影响较LMFEM方法的大;本文提出的LMFEM方法具有计算精度高、计算效率高、边界条件易明确等优势,可应用于大型复杂工程结构的节点局部受力性能分析。

复杂结构形式下大跨无柱车站抗震性能分析

以济南市轨道交通6号线典型大跨无柱车站为研究对象,研究在地下水位较高、液化土层较厚的不利条件下,车站结构在地震作用下的结构响应。利用Midas GTS等结构计算软件,采用反应位移、时程分析等方法对比大跨无柱段与单柱段的内力分布及变形情况,分析得到车站整体在地震工况下的结构薄弱部位,并有针对性地提出相应的结构补强或构造措施,一定程度上提高了无柱车站的整体抗震能力。

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。

砂卵石地层不同结构型式大跨无柱地铁车站的抗震动力响应分析

针对砂卵石地层条件下不同结构型式的大跨无柱地铁车站,依托成都轨道交通某无柱车站,运用有限元软件和时程分析法进行抗震计算,对比分析了不同结构型式下车站的抗震动力响应。相比于矩形平顶直墙结构,无柱车站起拱可显著优化结构受力,其弯矩值可减少约35%,受力性能显著提升,具有较好的抗震特性;拱顶不同矢跨比对结构内力及层间位移角影响的敏感性分析表明,随着结构矢跨比增大,结构层间位移角呈递减趋势,当结构矢跨比接近0.25时,层间位移角降幅趋于平缓。不同结构型式车站的内力极值均出现于板墙相交位置,设计时应加强该处的抗震构造措施,以提高结构在地震作用下的抗剪和抗弯承载能力。

无柱大跨地铁车站结构选型优化及敏感性分析

针对无柱大跨地铁车站结构受力情况,以影响地下车站结构受力的不同顶底板结构模型及跨度、覆土、侧压力系数等影响因素为研究对象,采用Midas GTS数值模拟计算软件建立模型,计算分析出无柱大跨地铁车站较优的结构类型。研究结果表明,无柱结构设置拱形顶底板对改善结构受力有显著效果,跨度、覆土、侧压力系数等影响因素对无柱结构受力的敏感性影响不同。

钢-混凝土组合结构技术在大跨无柱车站中的应用研究

随着地铁规模的不断扩大,更大的跨度、更宽敞的空间、更舒适的乘坐感成为人民群众的要求。大跨无柱车站通过取消站台层墩柱,可有效地扩大车站结构的使用空间,提升乘客的换乘体验。但大跨无柱的结构形式也给车站的结构设计带来较大的困难。钢-混凝土组合结构力学性能优越,施工便捷,在解决大跨结构的问题中能够获得很好的综合效益。依托徐州市轨道交通3号线南三环车站工程,提出换乘节点车站的钢-混凝土组合结构方案,利用MIDAS Gen建立整体模型进行分析,研究结构的受力性能和关键构件的受力状态。结果表明,采用钢-混凝土组合结构方案能够显著减轻结构自重、节约建筑空间,同时还具有施工方便快捷的优势。建模分析的结果表明,大跨转换梁处于弯剪扭复合受力状态,是设计的要点和难点。最后,针对大跨无柱车站结构采用钢-混凝土组合结构方案时提出了设计建议,可为今后类似工程的建设提供参考。

地铁车站大跨无柱弧形顶板支撑体系设计与施工方案研究

该文针对山东省济南市地铁4号线一期舜华路地铁车站大跨无柱弧形顶板施工过程中的支撑体系进行了设计与研究,首先阐述了工程概况和施工难度。其次,经过施工方案比选,提出了常规盘扣支撑架与弧形主楞结合的施工方案。再次,为了解决弧形主楞与平直顶托荷载的传递问题,发明了一种可调角度的钢楔装置。最后,强调了架体搭设、主楞连接和混凝土浇筑过程中的控制要点。工程的顺利完成验证了该支撑体系的可行性和新型连接节点的可靠性。

明挖拱形结构在无柱大跨地铁车站中的适用性研究

无柱大跨地铁车站结构是一种特殊地铁结构体系,能够较大程度地改善地铁车站空间通透差、视野开阔性较低等缺点,同时可满足乘客对地铁车站大空间的需求。近年来在广州、上海、武汉等城市开始使用,由于取消了中柱,顶板的计算跨度成倍增加,拱形结构是一种可以承受较大竖向荷载的结构体系,本文以明挖拱形无柱车站结构体系作为研究对象,分析了拱形结构的矢跨比、水平基床系数、仰拱设置情况、拱顶线型对结构的影响,同时对比了不同站台宽度下结构内力、位移及造价,最后推荐合理的无柱大跨车站设计参数。本文相关研究成果可为类似工程提供有力的技术支持。

北京地区无柱大跨岛式车站结构体系研究

本文在案例调研的基础上,筛选出可用于北京地区无柱车站的变截面板、井字梁、混凝土刚接桁架、预应力、劲性混凝土、拱形板等6种体系。针对6种体系无柱车站进行内力分析,结合各体系典型特点给出合理指标参数,并从受力和经济对比角度对各体系进行排序。此外针对中板方案进行了专门研究,为相关工程提供一定技术支持。

大跨斜撑无柱地铁车站结构地震响应分析

为研究大跨斜撑无柱地铁车站地震响应特性,基于三维静-动力耦合非线性有限元模型,分析在不同地震动作用方向下的地震响应规律,揭示结构地震损伤演化过程。分析表明:设防地震和罕遇地震作用下车站结构的最大层间位移角分别为1/1352和1/602,满足规范要求;地震作用对斜撑轴力、侧墙端部剪力和底板跨中弯矩的放大作用显著;随输入地震动强度的增加车站顶板加速度放大系数依次减小,竖向地震动对相对竖向位移的影响不可忽视;斜撑两端、墙板交界处和开窗周围区域是结构的抗震薄弱部位;强震作用下,车站结构塑形损伤积累且地震动空间效应显著,宜按空间问题进行抗震分析。研究成果可为类似结构的抗震设计与分析提供参考。

土-无柱大跨地铁车站结构地震响应分析

为解决土-无柱大跨地铁车站抗震性能的问题,以南宁地铁5号线金桥站工程为研究对象进行振动台试验研究,验证土-地铁车站振动台试验的边界效应,并对比分析地震作用下结构模型与土体的加速度响应规律。结果表明:1)模型箱箱壁所设置的聚苯乙烯泡沫板边界能消除边界上波的反射与散射,其效果比较理想;2)对于模型地基,其加速度响应随着埋深而减小;3)水平向地震作用下,地铁车站结构模型各处的峰值加速度响应表现为底板最小、中板居中、顶板最大,而竖向地震作用下底板的峰值加速度响应大于中板。震害观测表明:模型地基发生局部破坏,车站结构模型在顶板与侧墙处、中板加腋处产生较多细微裂纹。

软土无柱大跨地铁车站施工期结构内力监测技术

以上海地铁15号线吴中路站为背景,针对软土无柱大跨度新型地铁车站结构特点,选取结构关键构件设计监测方案并开展相应的施工期结构内力监测。基于对监测数据的记录分析,了解新型无柱大跨地铁车站结构的基本特点,总结得出该工程关键构件的力学变形规律。监测分析表明,该新型结构设计具有较好的安全性。

地铁车站大跨预应力混凝土顶板静载试验研究

大跨无柱地下车站以其跨度大、空间开阔、内部设施布置灵活等优点已成为现在地铁建设的主流。依托某地铁大跨无柱车站工程,引入预应力技术,通过进行缩尺试验和有限元模拟,重点研究了采用顶梁预应力技术与弱连接节点形式的试验模型的裂缝开展情况、荷载-位移曲线和承载能力等指标。试验及有限元分析结果表明:将预应力技术引入顶梁的方式提升了结构的整体受力性能,预应力筋整体布置连贯,传力方式明确,可以很好地解决大跨地铁车站结构受力、裂缝控制、挠度控制等问题。

预制-现浇叠合拱板满跨堆载试验研究

上海轨交15号线吴中路地铁车站首次采用了预制-现浇叠合拱板结构,是全国首个应用该结构的无柱大跨地铁车站。为研究叠合拱形顶板在满跨堆载下的结构性能,开展了足尺试验研究。试验表明:当前的结构满足设计要求,且存在较大安全储备;结构在荷载达到设计荷载的1.33倍、支座位移达到24 mm时,首次在跨中出现裂缝,裂缝发展贯穿于预制和现浇层,二者相互作用良好;相对堆载而言,结构对支座位移的响应更加强烈,因此支座侧向位移是控制拱结构安全的重要指标。

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。

北京地区无柱大跨岛式车站结构选型与站台宽度研究

本文基于全国各地工程调研,对北京地区无柱大跨岛式车站结构选型进行分析,并重点针对变截面厚板方案存在痛点增加组合结构(顶板钢+混)方案比选。同时,本文对变截面厚板方案及组合结构方案空间效果、经济性等进行分析,以期能为相关工程提供一定技术支持。

大跨度无柱车站非线性弹塑性分析

近几年,随着我国城市轨道交通建设迅速发展,国内地铁建设中出现了较多的无柱车站。站台宽度也逐渐增大到11m以上,需合理地研究结构断面形式和内力分析。利用非线性弹塑性理论,结合有限元软件分析无柱车站的受力状态,真实的反映出构件的应力应变状态,并认识了结构的塑性区域和裂缝状态结果,为结构配筋核算提供了指导作用。针对计算结果,提出了底板设置抗拔桩和顶板起拱两种结构优化处理措施,可为无柱车站设计提供设计借鉴。

密肋楼盖体系在地铁换乘节点区的应用研究

本文以南通地铁环西文化广场站1号,2号线圆形无柱换乘枢纽设计为工程背景,采用不同有限元软件建立计算模型,进行施工期和运营期多种计算工况的内力对比分析及配筋验算,结论表明顶板密肋楼盖体系方案满足承载力及规范要求,整体挠度变形处于常规可控范围,确保了工程的经济性与合理性,本文研究结论对类似工程有借鉴作用。