CN111859519A - 支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法 - Google Patents

支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法 Download PDF

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韩立国
陈中月
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Abstract

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其是支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法，下穿道、上跨桥与车站共建部分与车站同步实施，梁片安装，在梁片下方设置支墩固定；车站范围内支墩与车站柱子对齐，检测隧道拱顶与上层底板处最大应力大小，并与车站最大载荷进行比较。本发明的支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法，通过车站范围内支墩与车站柱子对齐，检测隧道拱顶与上层底板处最大应力大小，并与车站最大载荷进行比较，进而确定拱顶和上层底板承受的应力是否在车站最大载荷之内，确定隧道结构的稳定性。

Description

支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，尤其是支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法。
背景技术
当前中国铁路建设正处于黄金时期，一大批客运专线、城际铁路相继开工并投入使用。
在目前路桥施工中，上跨桥与轨道车站共建部分与车站同步实施，轨道车站不能承受上部桥梁荷载。
发明内容
本发明的目的是提供支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法，解决现有轨道车站不能承受上部桥梁荷载的技术问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法，下穿道、上跨桥与车站共建部分与车站同步实施，包括如下步骤：
步骤1，梁片安装，在梁片下方设置支墩固定；
步骤2，车站范围内支墩与车站柱子对齐，检测隧道拱顶与上层底板处最大应力大小，并与车站最大载荷进行比较。
优选的，在步骤2中，检测初始状态下隧道拱顶与上层底板处的最大主应力，检测施加支墩荷载下隧道拱顶与上层底板处的应力，计算隧道拱顶与上层底板处的应力大小并与车站最大载荷进行比较。
优选的，检测拱顶与下层左边墙处应力大小，并与车站最大载荷进行比较。
优选的，检测初始状态下拱顶与下层左边墙处的最大主应力，检测施加支墩荷载下拱顶与下层左边墙处的应力，计算拱顶与下层左边墙处的应力大小并与车站最大载荷进行比较。
优选的，检测施加临时支墩荷载后，支墩在Z方向的最大位移，检测隧道拱顶位移。
优选的，在每个支墩上施加集中力，通过等效法施加面荷载于支墩基础上表面。
优选的，施加支墩荷载后，检测结构柱上承受的传递力，检测顶板上承受的传递力。
本发明的支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法，通过车站范围内支墩与车站柱子对齐，检测隧道拱顶与上层底板处最大应力大小，并与车站最大载荷进行比较，进而确定拱顶和上层底板承受的应力是否在车站最大载荷之内，确定隧道结构的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明模型正面图；
图2为拱顶与上层底板初始状态最大主应力云图；
图3为拱顶与上层底板支墩荷载下最大主应力云图；
图4为拱顶与下层左边墙初始状态最小主应力云图；
图5为拱顶与下层左边墙支墩荷载下最小主应力云图；
图6为支墩荷载下位移云图；
图7为车站顶板与结构柱附近初始状态Z方向应力云图；
图8为车站顶板与结构柱附近支墩荷载下Z方向应力云图；
图9为车站顶板与结构柱附近Z方向应力云图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1、2、3所示，说明本发明的支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法，采用Midas/GTS有限元软件建立地铁车站段三维数值计算模型，下穿道、上跨桥与车站共建部分与车站同步实施，包括如下步骤：
步骤1，梁片安装，在梁片下方设置支墩固定；
步骤2，车站范围内支墩与车站柱子对齐，检测隧道拱顶与上层底板处最大应力大小，并与车站最大载荷进行比较；
检测初始状态下隧道拱顶与上层底板处的最大主应力，检测施加支墩荷载下隧道拱顶与上层底板处的应力，计算隧道拱顶与上层底板处的应力大小并与车站最大载荷进行比较。
本实施例中，初始状态拱顶拉应力为36.61kpa，上层底板拉应力为148.27kpa，施加临时支墩荷载下拱顶拉应力为38.71kpa，上层底板拉应力为149.50kpa。由此可得施加荷载后拱顶拉应力增加2.1kpa，上层底板拉应力增加1.23kpa，车站最大载荷设置为20kpa，拉应力改变量均未超过20kpa，满足要求，隧道结构体稳定。
如图4、5所示，检测拱顶与下层左边墙处应力大小，并与车站最大载荷进行比较；检测初始状态下拱顶与下层左边墙处的最大主应力，检测施加支墩荷载下拱顶与下层左边墙处的应力，计算拱顶与下层左边墙处的应力大小并与车站最大载荷进行比较。
本实施例中，隧道拱顶与下层左边墙处最小主应力均为压应力，提取拱顶与下层左边墙处主应力值得：初始状态拱顶压应力为463.29kpa，下层左边墙压应力为2626.09kpa，施加临时支墩荷载下拱顶压应力为468.09kpa，下层左边墙压应力为2640.10kpa。由此可得施加荷载后拱顶压应力增加4.8kpa，下层左边墙压应力增加14.01kpa，压应力改变量均未超过20kpa，满足要求，隧道结构体稳定。
如图6所示，检测施加临时支墩荷载后，支墩在Z方向的最大位移，检测隧道拱顶位移；施加临时支墩荷载后，Z方向最大位移发生在临时支墩基础上，最大位移为55mm，隧道拱顶处位移为-0.0352mm。地铁区间隧道衬砌结构体基本无变形，隧道安全稳定。
如图7、8、9所示，在每个支墩上施加750kN集中力，通过等效法施加面荷载于支墩基础上表面；施加支墩荷载后，检测结构柱上承受的传递力，检测顶板上承受的传递力。
本实施例中，施加临时支墩荷载后，1-3#结构柱上承受的传递力分别为211.22kpa、211.22kpa、216.09kpa，满足结构柱抗压强度，结构柱安全稳定；1-3#顶板上承受的传递力分别为17.55kpa、18.86kpa、9.13kpa，均未超过20kpa，满足相关要求，顶板安全稳定。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法，其特征在于，下穿道、上跨桥与车站共建部分与车站同步实施，包括如下步骤：
步骤1，梁片安装，在梁片下方设置支墩固定；
步骤2，车站范围内支墩与车站柱子对齐，检测隧道拱顶与上层底板处最大应力大小，并与车站最大载荷进行比较。
2.根据权利要求1所述的支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法，其特征在于，在步骤2中，检测初始状态下隧道拱顶与上层底板处的最大主应力，检测施加支墩荷载下隧道拱顶与上层底板处的应力，计算隧道拱顶与上层底板处的应力大小并与车站最大载荷进行比较。
3.根据权利要求1所述的支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法，其特征在于，检测拱顶与下层左边墙处应力大小，并与车站最大载荷进行比较。
4.根据权利要求3所述的支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法，其特征在于，检测初始状态下拱顶与下层左边墙处的最大主应力，检测施加支墩荷载下拱顶与下层左边墙处的应力，计算拱顶与下层左边墙处的应力大小并与车站最大载荷进行比较。
5.根据权利要求1所述的支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法，其特征在于，检测施加临时支墩荷载后，支墩在Z方向的最大位移，检测隧道拱顶位移。
6.根据权利要求1所述的支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法，其特征在于，在每个支墩上施加集中力，通过等效法施加面荷载于支墩基础上表面。
7.根据权利要求1所述的支墩对区间隧道及车站结构影响的三维计算分析方法，其特征在于，施加支墩荷载后，检测结构柱上承受的传递力，检测顶板上承受的传递力。
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