線換乘車站換乘節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

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1、專業(yè)知識(shí)分享版摘要:研究目的:一個(gè)城市的軌道交通路網(wǎng)，必然存在著兩線或兩線以上的相交，構(gòu)成了多種形式的換乘。同時(shí)還要考慮與地面鐵路客站、航空站、地面大型公交樞紐站、輪船碼頭和公路客站等接近換乘。由此，換乘車站是地鐵車站的重要樞紐站，設(shè)計(jì)分析均較為復(fù)雜。重慶地鐵6號線一期工程冉家壩車站為三線換乘車站，需要對換乘節(jié)點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行三維分析，為設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，保證車站結(jié)構(gòu)的安全。研究結(jié)論:本文結(jié)合冉家壩車站的三維模型分析，提出了換乘節(jié)點(diǎn)區(qū)域應(yīng)力配筋的設(shè)計(jì)方法;根據(jù)換乘節(jié)點(diǎn)厚板的受力特點(diǎn)，提出了雙向板布置模式;根據(jù)中柱受力情況，提出了型鋼混凝

2、土柱方案;根據(jù)TBM過站模擬的分析，提出了軌行中板的TBM荷載用臨時(shí)支撐承載與結(jié)構(gòu)使用功能的永久荷載結(jié)構(gòu)承重的方案。關(guān)鍵詞:換乘地鐵車站;預(yù)留節(jié)點(diǎn);結(jié)構(gòu)內(nèi)力;應(yīng)力集中;軌行中板一個(gè)城市的軌道交通路網(wǎng)，存在著兩線或兩線以上的相交，構(gòu)成了多種形式的換乘。同時(shí)還要考慮與地面鐵路客站、航空站、地面大型公交樞紐站、輪船碼頭和公路客站等接近換乘。同時(shí)，換乘站的兩條及多條線路大多不同步實(shí)施，應(yīng)在近期工程中考慮必要的預(yù)留工程，其規(guī)模視車站所處工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，以盡可能減少近期工程投資，同時(shí)又不給遠(yuǎn)期工程的實(shí)施與地鐵安全運(yùn)營造成過大困難和投資

3、的無謂增大為原則。由此，有條件的將換乘節(jié)點(diǎn)一次做成。冉家壩車站即為該線路的重要樞紐站，換乘關(guān)系多，結(jié)合上部物業(yè)開發(fā)，預(yù)留節(jié)點(diǎn)多，設(shè)計(jì)分析均較為復(fù)雜。其中預(yù)留的環(huán)線為規(guī)劃中遠(yuǎn)期實(shí)施的車站在近期實(shí)施的車站下方通過，為避免后期施工的車站在近期車站運(yùn)營后下穿施工的風(fēng)險(xiǎn)，減少對運(yùn)營的影響，并減少一次建成后因不確定性所引起的廢棄工程，需同期完成中遠(yuǎn)期換乘節(jié)點(diǎn)范圍的結(jié)構(gòu)施工，同時(shí)預(yù)留后期施工條件。本文對前面所提到的換乘站，換乘預(yù)留節(jié)點(diǎn)部分進(jìn)行研究，提出相應(yīng)的解決方案。1工程概況冉家壩車站為三線換乘站，站內(nèi)5、6號線形成南北向平行同臺(tái)換乘;與規(guī)劃

4、路下東西走向的環(huán)線十字交叉島側(cè)換乘，6號線與5號線在上，環(huán)線在下。車站主體為地下六層，節(jié)點(diǎn)區(qū)七層。地下一至三層為商業(yè)開發(fā)，地下四層為站廳層，地下五、六層為5、6號線站臺(tái)層，地下七層為環(huán)線站臺(tái)層，車站全長227．4m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度30．26m，總建筑面積58633m2，設(shè)10個(gè)出入口和3組風(fēng)亭。在本車站的換乘節(jié)點(diǎn)處，結(jié)構(gòu)縱橫尺寸比例接近，電扶梯、樓梯孔洞及環(huán)線換乘通道集中在一起，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，采用平面計(jì)算模型難以有效反應(yīng)實(shí)際受力狀況，根據(jù)地鐵規(guī)范的要求，采用三維空間計(jì)算模型對結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析。中遠(yuǎn)期規(guī)劃的環(huán)線車站暫考慮與6號線的車站標(biāo)

5、準(zhǔn)相同，預(yù)留換乘節(jié)點(diǎn)車站的總平面圖、底板、中板布置圖及物業(yè)開發(fā)層結(jié)構(gòu)平面布置如圖1～圖4所示，預(yù)留換乘節(jié)點(diǎn)橫、縱斷面圖如圖5、圖6所示。使命：加速中國職業(yè)化進(jìn)程專業(yè)知識(shí)分享版采用有限元計(jì)算程序，建立預(yù)留換乘節(jié)點(diǎn)處結(jié)構(gòu)的空間計(jì)算模型，可以得到結(jié)構(gòu)的受力狀況。2計(jì)算理論根據(jù)本車站主體結(jié)構(gòu)的明挖順作施工工法，本車站計(jì)算模型采用荷載－結(jié)構(gòu)模型。對于地鐵車站結(jié)構(gòu)，一般可以采用板(殼)單元或墻單元模擬各層板及側(cè)墻，而柱、縱梁采用梁單元模擬。MIDAS/Gen梁單元的理論依據(jù)是TimoshenkoBeamTheory，它具有拉、壓、剪、彎、扭的

6、變形剛度，梁單元的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都具有三個(gè)方向的線形移動(dòng)位移和三個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)位移，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有6個(gè)自由度。本結(jié)構(gòu)墻、板計(jì)算采用厚板單元，其理論依據(jù)為Mindlin－PlateTheory，這種單元具有平面內(nèi)抗壓、抗拉及抗剪剛度和厚度方向的抗彎及抗剪剛度。3模型計(jì)算根據(jù)車站結(jié)構(gòu)換乘節(jié)點(diǎn)區(qū)域的結(jié)構(gòu)形式，采用MIDAS程序，建立空間計(jì)算模型，可以得到車站節(jié)點(diǎn)范圍板、墻、柱、梁構(gòu)件的受力狀況，中板開洞處的應(yīng)力分布情況。3．1模型建立頂、中、底板及換乘節(jié)點(diǎn)底板及各側(cè)墻作為板殼單元，結(jié)構(gòu)縱梁、柱作為三維梁單元，按照相接節(jié)點(diǎn)位移(三平動(dòng)、三轉(zhuǎn)動(dòng))相

7、同于板殼單元連接，端部方向分別加以水平彈簧約束。主體結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)間采用回填處理，圍護(hù)結(jié)構(gòu)為灌漿錨桿網(wǎng)噴混凝土支護(hù)模式，側(cè)墻兩側(cè)按靜止土壓力考慮;底板與地層間的抗力由兩端鉸接鏈桿模擬，只傳遞壓力，產(chǎn)生拉力時(shí)鏈桿不起作用。在空間計(jì)算模式下，能反應(yīng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的空間共同作用，可以充分考慮板、梁變形及側(cè)墻彎曲變形的影響，接近實(shí)際結(jié)構(gòu)受力狀況。為減少單元及縮短計(jì)算時(shí)間，在計(jì)算模型中不建立圍護(hù)結(jié)構(gòu)的單元。不考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受水土壓力，將水土壓力全部作用在側(cè)墻上。因車站換乘節(jié)點(diǎn)范圍較大，考慮應(yīng)力影響范圍，選取節(jié)點(diǎn)范圍向各邊延伸不小于50m的結(jié)構(gòu)長

8、度參與計(jì)算，換乘節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型如圖7所示。3．2計(jì)算荷載3．2．1永久荷載(1)結(jié)構(gòu)自重;(2)覆土重;(3)側(cè)向水巖(土)壓力，巖(土)側(cè)壓力系數(shù)及地基基床系數(shù)按地勘資料提供的參數(shù)采用;(4)設(shè)備荷載;(5)車站主體上部商業(yè)用房恒載;(6)水