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。

砂卵石地层浅埋地铁车站暗挖施工关键技术

研究目的:针对富水砂卵石地层地铁车站明挖法施工面临的道路交通问题,本文依托成都富水砂卵石地层首次采用暗挖法施工地铁车站的成功案例,对暗挖法施工关键工艺开展研究,指明了暗挖导洞设置及其开挖时序、地层超前预加固方式、初期支护类型、永临结合钢管柱以及拱形盖板扣拱等关键工艺,明确了富水砂卵石地层浅埋大跨地铁车站首次采用暗挖法施工的可行性。研究结论:(1)基于“化整为零”的思路,借助大刚度管幕超前支护,明确了导洞设置原则,采用多导洞法实施钢立柱与盖板(顶板)后,可按盖挖法理念完成超浅覆土下的地铁车站暗挖施工;(2)浅覆土管幕打设精度与地层扰动控制是富水砂卵石地层沉降控制的关键,应遵循“精准定位、及时纠偏,欠土顶进、严控超挖,先低速后匀速”的基本原则;(3)基于初期支护主要以被动承载为主,格栅钢架经济性好、施工方便,喷混后抗弯刚度增幅将近8倍,且大于工字钢喷混后等效抗弯刚度,宜采用格栅钢架;(4)顶部预埋倒L形钢板的“蛇形”中立柱,可实现两侧衬砌结构的有效连接与水平向有效传力,液压反循环钻机可满足小净空条件下高精度永临结合钢管柱施作需要;(5)本研究结论可为类似地层暗挖法车站施工提供借鉴与参考。

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。

喀斯特地质浅埋大跨地铁车站钢管柱施工关键技术——以贵阳地铁3号线北京路站为例

为解决喀斯特地质浅埋大跨地铁车站盖拱支柱法暗挖施工中钢管柱施工问题,以贵阳地铁3号线北京路站正洞为例,介绍了拱盖支柱法施工工序,制定了岩溶地段处理,据此,提炼了地下暗挖时钢管柱的开挖、吊装、定位、浇筑、检查验收等成套施工关键技术;整个钢管柱施工过程实现高效、优质,保证了盖拱支柱法中支柱的安全建设,可为类似工程提供参考。

暗挖PBA车站顶拱矢跨比对钢管柱受力特征及地表变形影响研究——以北京地铁17号线香河园站为例

为研究顶拱矢跨比的改变对车站钢管柱受力安全及地表变形的影响,以北京地铁17号线香河园站为背景,建立拱结构力学理论模型,通过理论分析得到拱结构在拱脚处的内力随矢跨比的变化规律;结合数值模拟方法及现场实测数据分析,得到不同顶拱矢跨比下钢管柱受力特征及地表变形规律。研究结果表明:1)不同顶拱矢跨比条件下,钢管柱剪力与弯矩最大值均出现在中板位置附近;2)随着顶拱矢跨比的增大,钢管柱的轴力和地表沉降最大值均呈先减小后增大趋势,与理论分析结果一致;3)PBA车站在二次衬砌扣拱施工阶段钢管柱轴力涨幅最大,此阶段完成时钢管柱轴力占车站完工轴力的75%以上;4)车站主体结构施作完成后,地表最大沉降在车站中线上方,沉降槽曲线以车站中线左右对称分布,与小导洞的对称形式相同,且顶拱矢跨比较小的车站,因施工引起的不均匀沉降较小,有利于控制地表变形。

暗挖大跨地铁车站增量位移反分析研究

文章采用均匀设计法对围岩密度、弹性模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角5个因素的16个水平进行了数值仿真试验设计,并借助有限差分法对暗挖大跨地铁车站施工进行了三维计算,获得了不同试验设计条件下不同工序的地表沉降位移值。以计算结果中临时支撑拆除引起的11个观察点的增量位移作为BP神经网络的输入集,以相应工况的岩土体参数作为BP神经网络的输出集,完成了BP神经网络的训练和学习工作;然后将现场实测到的临时支撑拆除导致的位移作为BP神经网络的输入参数,反演出了相应的岩土体参数;最后将该套反演参数代入FLAC3D进行三维仿真计算,得到了岩土体的位移结果,并采用现场实测的7个测点的地表沉降增量对该套参数的合理性进行验证。结果表明,以临时支撑拆除这一工序引起的地表沉降增量为考察指标,采用均匀设计法和BP神经网络可以快速有效地获得暗挖大跨地铁车站围岩的等效物理力学参数,指导暗挖大跨地铁车站的设计与施工,保证工程施工和周边环境安全。

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。

浅埋暗挖大跨地铁车站施工技术

介绍北京地铁五号线崇文门车站为保证工程施工安全,保护周边环境及临近建筑物,采用“中洞法”和“柱洞法”及综合应用了多种施工技术进行修建,解决了很多技术难题,推动了“浅埋暗挖法”在城市地下工程应用与发展。

不同柱跨下地铁无梁车站的内力影响研究

目前地铁车站普遍采用设置纵梁的地下箱型框架结构体系,同时采用等效刚度法简化计算,但这种方法往往不能很好地模拟结构实际受力状态,从而导致结构构件配筋不合理。为此,文章以国内常规地铁车站工程为背景,应用有限元分析软件建立多个模型对不同柱跨下无梁体系板柱结构模型进行竖向荷载作用下内力分析,得到地铁车站无梁体系内力分布规律,为新型无梁楼盖体系在地铁车站结构设计中的运用提供理论指导和技术支持。

城市地铁浅埋大跨暗挖车站施工技术

本文以青岛市地铁一期工程3号线君峰路站大跨暗挖车站为研究实例,对基于坚硬岩石地层中城市地铁大跨度暗挖车站施工方案、技术要点、施工步骤进行阐述,辅以图文介绍,为今后在坚硬岩石地层中修建大跨度暗挖车站的设计、施工提供实例支持依据。

浅埋暗挖地铁车站临时中隔柱法施工技术研究

以重庆轨道交通9号线浅埋暗挖地铁车站为工程背景,在传统双侧壁导坑法的基础上,提出临时中隔柱法施工工艺。采用荷载结构法对临时中隔柱所承担的荷载进行分析,并根据临时中隔柱所受轴力来选择合适的支撑体系。研究成果在9号线李家坪站应用,顺利完成了施工,车站围岩变形及地表沉降较小。临时中隔柱法施工技术优化了施工工序、降低了施工成本、加快了施工进度。

地铁岛式双柱车站柱跨选择

车站建筑公共区柱跨的选定,因其要满足工程经济与乘客舒适性等多方面的要求,需设计人员慎重研究。以B型车6辆编组120m岛式车站为例,通过对8m与9.76m两种不同柱跨布置方案,从建设规模、景观、装修、经济和实用性5个方面进行定量对比分析。研究表明,在满足乘客快捷、舒适的前提下,8m柱跨更经济实用;建议今后地铁新线的标准化设计采用8m柱跨结构方案。

多跨大空间地铁车站暗挖施工方案比选研究

在繁华市中心修建地铁,越来越多地出现上跨、下穿既有地铁或管廊结构的现象,尤其是与既有地铁车站衔接:的换乘车站施工,设计施工难度大。以某地铁换乘车站施工工程为例,介绍了该工程的概况、地质条件和施工特点,对不同的施工方案进行了分析,确定选用全暗挖法施工。并采用数值模拟的方法,对洞桩(PBA)法开挖工序进行比选,以选出最优的施工方案。

无柱地铁车站中板竖向变形简化计算研究

提出了无柱地铁车站中板竖向弹性变形和弹塑性变形计算式。采用《建筑结构静力计算手册》和Midas Gen三维模型计算结果对中板竖向弹性变形计算式进行了验证;采用PKPM模型计算结果对中板竖向弹塑性变形计算式进行了验证。验证结果表明提出的2个计算式精度较高,且计算简单,便于工程应用。基于竖向弹塑性变形计算式给出了中板预起拱建议值。

浅埋暗挖单拱大跨结构在地铁车站的应用

以青岛地铁一期工程(3号线)清江路站为例,介绍在青岛特有的"上软下硬"地质条件下,浅埋暗挖单拱大跨结构在地铁车站中的应用。通过建立有限元模型,对施做完二衬时水土同时作用、全水无围岩压力、全围岩无水和中板浇筑后水土同时作用时4种施工工况下的结构内力进行计算分析,得到在水土同时作用有中板支撑时结构为最不利荷载工况,通过配筋计算可知主体隧道二衬配筋较为合理。

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。

双跨无柱装配式地铁车站结构力学特性分析

为充分发挥装配式地下结构的优点,依托某工程地下二层岛式车站,设计了双跨无柱装配式地铁车站,并对因横断面跨度较大、接头连接刚度不易确定造成结构受力和变形较为复杂等问题展开研究。通过建立多幅地铁车站"荷载-结构"整体计算模型,计算分析装配式地下车站结构的整体变形、局部接头变形、结构应力和内力。分析结果表明:该双跨无柱装配式地铁车站结构整体变形、接头局部变形和结构内力均满足设计要求;空心结构顶板和鱼腹梁结构中板的形式可有效减轻自重、控制车站结构变形;箱形结构底板可承担较大的内力;横向接头连接处采用"凹凸榫+预应力钢棒"的形式保证了接头连接的有效性。装配式地铁车站结构能够满足变形和强度要求,结构整体和局部均能保证稳定,车站结构力学特性分析结果可靠。

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。

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。

复杂条件下三拱两柱双层地铁车站暗挖逆作施工技术

针对沈阳地铁工程地面环境复杂、地质条件差、地下水丰富、覆土厚度小、开挖断面大、工艺转换频繁、土体多次扰动、沉降难以控制等特点,采用了导洞先行,桩、柱、梁、拱"给力"支撑,最后自上而下逆作的综合施工方法。同时,在施工过程中不断采取技术创新措施,如选取固砂剂代替双液浆固砂、完善洞桩机械施工工艺、设计"两用"拱架、改半逆作为全逆作等,成功解决了施工中的各种难题,消除了安全隐患,保证了工程的工期与质量,取得了良好的社会、经济及环保效益,证明该施工技术是成功的。