装配式地铁车站预制构件榫槽注浆技术

在明挖施工中,采用预制构件榫槽注浆技术来辅助施工的成功案例较少,因而有必要借鉴成功的案例对其进行剖析,掌握施工技术的关键,便于将成功经验进行推广。以长春地铁2号线建设街站工程为例,分析了该工程的难点,进而对预制构件榫槽注浆技术进行了详细研究,通过注浆效果分析使工程施工取得了良好效果,提升了整体施工效率。

注浆式榫槽接头关键构造参数影响研究

装配式地铁车站结构注浆式榫槽接头的不同几何构造影响接头的力学性能,进而制约整个结构的力学行为。针对注浆式榫槽接头关键构造参数——榫长、榫宽、接头高度、接头宽度、槽顶壁宽、槽底壁宽、榫头内缩长度,基于榫头占比率、槽壁榫宽比、榫头倾角、榫长榫宽比和内缩率5个指标进行接头构造设计要求研究。结合各个指标对接头承载性能、制作和施工便捷性的影响,提出一套接头构造设计步骤及要求,明确关键几何构造参数具体取值范围:榫宽w与截面高度H的比值宜大于0.28,各榫头之间的净距宜为0.5~1.5倍单个榫宽w,槽壁厚度t与榫宽w比值不宜小于0.4,榫头倾角α宜为75°~85°,长接头和短接头榫长l与榫宽w的比值宜分别为0.5~0.8和0.2~0.5,内缩率宜为20%~50%;研究成果可为同类装配式结构构件连接设计提供参考。

附加张力装置对注浆式榫槽接头力学性能的影响研究

为研究注浆式榫槽接头附加张力装置的作用特性,在论述接头附加张力装置构造的基础上,基于接头试验结果分析加力棒位于不同受力性质区域的特性,明确附加张力装置的作用是延缓破坏和增加接头延性;然后,以长春装配式地铁车站结构为例,对其所采用的各种类型接头的附加张力装置进行实际作用分析;最后,基于注浆式榫槽接头算法针对不同附加张力装置的设置从预紧力大小和加力棒位置两方面对接头承载性能影响进行研究。结果表明:对于设置附加张力装置的接头,建议将加力棒设置在受拉侧,轴力较小时,适当增大加力棒预紧力值可以提高接头后期承载能力;较大预紧力值对接头承载非线性段起到明显作用,但对线性段影响甚微。对于附加张力装置在受拉侧接头,当预紧力足够大时,接头构造允许范围内将加力棒设置在距中心轴一定距离处能够发挥加力棒对接头后期承载的提升作用;对于附加张力装置在受压侧接头,应避免较大加力棒预紧力并尽量设置在距离中心轴较近位置。

基于现场监测的注浆式单榫接头性能分析

基于国内在长春地铁2号线预制装配式地铁车站结构的现场施工和运营全过程监测数据,对位于拱脚的注浆式单榫接头进行内力和变形分析,研究注浆式单榫接头在不同阶段的性能,并与数值计算值进行对比分析。结果表明:拼装成环之后,接头的凹凸榫彼此咬合,榫头表现出弯曲作用;覆土回填之后,接头以抵抗矩作用为主;覆土回填以及水位恢复对接头变形和受力起到正向作用;施工扰动结束直至通车运营之后,测试结果较为稳定,注浆式单榫接头整体内力和变形较小,安全余量较大。

地铁车站预制装配式结构注浆式榫槽接头试验方案研究

针对长春地铁2号线首次开展的地铁车站预制装配新技术研究与应用工作,对装配式结构采用的新型注浆式榫槽接头1︰1原型试验方案研究进行系统介绍,包括试验系统研发、试验方案设计、加载策略研究及实际应用效果分析等,提出立坑式反力加载系统、涵盖各种接头形式和注浆材料的试验工况及逐级循环加载法,形成一套可靠、便捷且经济的由加载、监测、拼装及注浆、吊装及运输等系统组成的接头力学性能试验系统,并通过有限元分析手段展示试验系统的实际应用效果,表明试验结果与数值计算结果吻合度较好,验证试验系统的有效性和可信性。

地铁车站预制装配式结构注浆式榫槽接头弯曲抵抗作用特性研究

国内首次采用预制装配技术建造了多座地铁车站,本章以地铁车站预制装配式结构所采用的一种新型注浆式榫槽接头为研究对象,对接头在外荷载作用下的弯曲抵抗作用特性进行全面探讨,结合1∶1原型接头加载试验弯矩-转角(M-θ)承载特性曲线,针对工程实际应用中的单榫长接头、单榫短接头及双榫接头进行了不同轴力作用、不同注浆材料、不同注浆范围,以及有无外部预加力装置等各种工况进行接头抵抗作用特性分析,并首次提出对接头承载性能起关键作用的截面"抵抗矩"概念,给出抵抗矩计算方法,利用抵抗矩可对接头的承载能力进行初步判断。

装配式地铁车站不同结构型式对注浆式榫槽接头的力学性能影响

为研究装配式地铁车站结构型式和注浆式榫槽接头之间的力学性能影响关系,对比和分析了纯铰接接头结构、变刚度接头结构、刚性接头结构和现浇结构4种结构型式的内力和变形,并依托深圳装配式地铁车站结构方案选型,对比分析了高拱结构和坦拱结构对接头承载性能的影响。结果表明:1)非刚性变刚度的注浆式榫槽接头对于预制构件弯矩的调幅作用明显,具有较好的变形能力。2)高拱结构的AB和BC接头安全余量较坦拱结构更大,但是顶拱接头安全余量表现弱于坦拱其他接头;考虑到所有接头都处于线性阶段,综合考虑运输和投资等因素,最终选用坦拱结构。3)利用接头承载特征曲线对坦拱结构的各个接头承载能力进行验算,结果表明,接头均满足要求,且有较大的安全余量。

地铁车站预制装配式结构注浆式单榫接头抗弯刚度试验研究

文章以地铁车站预制装配式结构的注浆式单榫接头为研究对象,通过开展多种工况接头关键受力方向1∶1原型加载试验,对各种工况下的接头M-θ关系曲线进行拟合和微分得到抗弯刚度经验公式,分析不同轴力作用下、不同注浆范围、不同榫头长度等工况下的接头刚度和弯矩的关系曲线特征,揭示接头在不同的荷载作用下的变刚度特性,以及各类接头在不同受力条件下的刚度变化规律及影响因素,并初步提出注浆式单榫接头抗弯刚度通用计算公式,为同类接头的设计和研究提供参考。

地铁车站预制装配式结构注浆式单榫短接头抗弯承载性能试验研究

文章基于注浆式单榫短接头在偏心受压条件下的承载性能试验研究,分析单榫短接头的M-θ曲线特征、裂缝发展规律、混凝土和钢筋应力特性,明确短接头的破坏形态,提出主要承载阶段的占比关系;同时对不同注浆材料和不同荷载条件下短接头的抗弯承载表现进行分析,得到不同因素对短接头抗弯承载的影响;并通过与单榫长接头在承载特性、裂缝发展及接缝变形等方面进行对比研究,揭示短接头的承载机理,明确短接头的应用条件。

地铁车站预制装配式结构注浆式单榫长接头抗弯承载性能试验研究

文章通过开展接头关键受力方向1:1原型加载试验,对不同工况下的单榫长接头承载性能和破坏模式进行研究,剖析M-θ曲线特征、裂缝发展规律、混凝土表面及钢筋应力测试结果,提出单榫长接头M-θ曲线的4拐点4阶段发展特征,得出各阶段承载能力占比规律,并明确接头的破坏形态。同时对不同注浆范围、不同注浆材料、不同荷载作用条件下单榫长接头的抗弯承载表现进行对比研究,揭示其承载能力特性,且进一步验证实际工程所选用的注浆式单榫长接头的安全性及承载优势。研究成果对地铁车站预制装配式结构的设计具有重要应用价值。

矩形装配式地铁车站结构方案及力学性能分析

为研究矩形装配式地铁车站力学性能,聚焦深圳地铁五期项目中研发并应用的矩形全预制装配式车站结构方案,结合采用干式连接的全预制装配式结构方案的演化过程,详细介绍矩形结构方案的断面设计方案、结构分块及接头、梁柱内支撑体系和静动力力学特性等多个关键方面。矩形装配式车站结构方案可灵活适应不同站台宽度要求,采用通用可调模具有效提高了矩形结构方案构件通用性。同时,矩形结构可适用于三层两跨或两层三跨等不同型式车站的结构拓展。此外,通过足尺接头试验验证矩形装配式车站接头的抗弯承载性能,验证已有接头研究的理论计算方法在接头构造尺寸变化条件下的适用性。研究成果旨在为后续装配式结构设计与工程应用提供经验与参考。

基于壳-弹簧模型的装配式车站结构纵向受力分析

随着装配式车站的大范围推广应用,其面临着越来越多的复杂地质情况。在软硬不均地层中,装配式结构为柔性结构时对差异地层具有很好的适应性,结构的纵向受力较现浇车站有所不同,需对其受力特点进行研究。以深圳地铁某装配式车站为工程背景,采用有限元数值模拟方法构建壳-弹簧计算模型,研究在均匀及软硬不均地层的复杂工况下,装配式车站结构纵向沉降与受力特点。研究结果表明:位于均匀地层中的结构纵向受力主要受中立柱的影响,但其影响较小;位于软硬不均地层中的装配式车站结构存在纵向不均匀沉降,尤其在结构底板更为明显,顶板和侧墙结构其差异沉降的速率相对较缓;软硬不均地层中不仅对车站结构纵向受力存在影响,也对车站结构的横向受力存在一定的影响,顶板拱顶、拱肩弯矩增加约10%,拱顶轴力减少约8%,在设计中应考虑此因素的影响;在岩面突变地层中底板结构的剪力约316 kN,在渐变地层中剪力变化相对均匀,设计采用的凹凸榫槽结构能满足抗剪需求;同时在软硬不均地层中存在结构的纵向变形,环缝的张开量有所增加,但其增加的缝宽较小,在装配式车站防水允许限值以内。

全装配式地铁车站结构接头抗弯承载能力试验研究

针对拟修建的全装配式地铁车站,提出一种以榫槽式连接为基础的接头形式,并在接头预留空隙内灌注黏结浆液强化其连接可靠性和抗变形能力。对两种长度的单榫槽式接头的不同轴弯组合进行破坏性试验。通过综合分析接头位置表面裂缝、表面混凝土应变及内部关键位置钢筋应力发展变化情况,明确接头的抗弯承载能力,并把接头的抗弯承载分为5个阶段。结合接头接缝张开量,从防水及结构受力的角度给出设计上可以采用的接头最大安全抗弯承载值。最后,通过分析安全阶段的最大偏心距明确不同工况下一定轴力范围内接头的抗弯承载能力。

轨道交通拼装车站施工质量控制

装配式车站主体基坑采用围护桩+锚索结构体系。大型空腔肋板预制构件采取精密量测手段,大型龙门吊及特制台车吊装,采用高质量拼装措施精细化定位,通过衬砌环预制块拼装界面精轧螺纹钢张拉连接或高强螺栓锁定控制;基底注浆和榫槽注浆形成大跨度空间架构体系,保证主体结构的整体质量安全性,实现建筑功能完整,施工效果良好。

明挖地铁站预制装配式结构实践

预制装配式建筑结构能显著提高施工效率和工程质量,具有绿色、环保等优势。深圳地铁13号线二期(北延)工程市中医院站预制装配式车站为明挖地下两层结构,装配式断面使用站台有柱站厅无柱拱顶模式,结构构件之间的连接采用注浆式榫槽接头,这种新型的接头型式确保了装配式结构高可靠性、高拼装精度及高拼装效率;通过对构件的全生命周期的信息管理,能有效追踪预制构件的信息,对预制构件进行准确定位,有利于现场的施工组织;基于MIDAS NX结构内力及结构验算分析,有效验证了该结构的可行性。

地铁车站预制装配新技术研究策略

结合国内首次在地铁车站工程中研究和成功应用预制装配技术的情况,对大型地下结构预制装配新技术研究策略进行全面深入的分析和探讨,介绍国内外地下工程预制装配技术应用现状,分析预制装配技术应用于地面建筑和地下结构的不同特性,提出地铁车站预制装配关键技术及研究要点,并介绍取得的主要技术经济和社会效益。

地铁车站装配式结构建造技术研究与应用

首先,简要论述地铁车站装配式结构建造技术近10年的研究与应用情况,涉及结构设计、构件制作和施工工艺等系列关键技术。然后,依托长春地铁2号线试验站工程,从总体技术定位、结构选型、结构体系3方面阐述装配式结构技术方案,系统介绍科技创新研究内容和主要成果,包括接头综合技术、结构静力和动力力学行为、闭腔薄壁构件力学性能、榫槽接头注浆技术、接缝防水技术、大型预制构件生产技术、施工工艺和辅助施工装备、车站多专业一体化技术等多个方面,并分析其技术、经济和社会效益,总结推广应用情况。最后指出,装配式结构建造技术最初是为解决长春严寒冬季施工困难问题而研发的地铁车站工业化建造模式,工程实践证明,装配式结构建造技术高质、高效、安全、绿色环保,不仅适用于其他城市各种环境条件下的地铁车站建设,同样适用于建造地铁区间、人行通道、道路隧道、地下管廊等其他明挖地下结构,适用性非常广泛。

基于原位监测的装配式地铁车站结构拱顶接头力学性能分析

为研究对装配式结构承载起到关键作用的拱顶接头力学性能,基于长春地铁装配式车站长期原位监控量测,对承受弯矩较大的拱顶接头进行整个施工期的力学行为分析,讨论拱顶接头应力、相对变形量以及相对转角随施工进程的变化趋势,分析拱顶接头在不同施工阶段的性能表现,并与数值计算结果进行比较。研究表明:1)顶部构件落拱拼装成环刚开始,结构有一段时间的自适应期,接头应力和变形较大;2)覆土回填以及水位恢复之后,接头所受轴力增大,应力和变形减小,对接头承载起到正向作用;3)接头应力整体变化幅度不大,施工期间双榫接头的2个榫头依靠彼此的咬合作用承担外力,并表现出一拉一压2种不同的性质,施工结束之后最终都稳定在压应力状态;4)拱顶接头整体变形较小,安全余量较大。

装配式地铁车站在深圳地区的应用与展望

在国家积极倡导建筑工业化技术、推进智能建造的背景下,装配式建造技术得到大力发展。装配式地铁车站经过近10年的研究与实践得到较广泛应用。深圳地铁在四期调整线路中首次采用装配式地铁车站建造技术,这是该技术在华南地区的首次应用。文章结合深圳地铁四期调整线路的特点,在对装配式车站的结构选型进行系统性阐述的前提下,分析装配式车站的适用条件,介绍装配式建造技术在深圳地铁6座试点车站的应用,并对建设中存在的问题提出应对措施,对后期装配式车站结构的发展做出展望,以期推广装配式地铁车站在深圳地区的应用,实现其建造的标准化、模块化、规模化,达到提质增效、降低成本的目的。