地铁车站交通疏解钢便桥应用及数值分析研究
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摘要
本文以在建南京地铁二号线一期工程新街口车站施工期地面交通疏解所采用的钢便桥为工程背景。文章首先对地铁车站施工期现有地面交通疏解方案进行了比选,在此基础上采用三维有限元软件ANSYS对所用钢桁架进行了结构计算,分析表明所采用的钢桁架合理可靠,满足设计要求;
其次,采用ANSYS进行数值模拟研究。研究发现:a、随横梁间距D增大,由汽车荷载引起的钢桁架最大挠度、弦杆最大轴向力、斜杆最大轴向力以及最大支座反力均近似呈线性函数增大;b、横梁间应逐桁设置剪刀撑支撑以提高结构的整体受力性能;c、随横梁跨径L增大,由汽车荷载引起的钢桁架最大挠度近似呈线性函数增大,而钢桁架弦杆最大轴向力、斜杆最大轴向力以及最大支座反力均基本保持不变;d、横梁最大使用间距D_(max)由抗剪方面要求控制,而横梁最大使用跨径L_(max)则由容许挠度方面要求控制。在城—B级汽车荷载作用下,对于横梁跨径24的钢桁架Dm ax应不大于1.90m,而对于横梁间距0.9m的钢桁架L_(max)应不大于48.8m;
最后,对所采用的钢桁架承载试验、施工工艺以及现场监测进行了详细研究。
通过以上研究表明该种钢桁架结构具有良好的工作性能以及足够的安全性,可以作为一种新型临时路面系统在地铁车站施工中推广使用。
This article took temporary steel bridge for traffic organization during construction in the first stage of under—construction Nanjing Metro Line 2.Xin jie kou station as engineering background. Firstly, the article carried through comparison and selection of relief project for existing traffic during metro station construction. On this basis ,using 3D finite element software ANSYS to structure calculation ,the analysis indicated that it was reasonable and reliable and met the design requirements.
Secondly, using finite element software ANSYS to carry out numerical simulation research, the analysis found: a、With the spacing D between cross beams increasing, the maximum of deflection、the largest axial force of chord haulm、the largest axial force of oblique haulm and the largest support reaction for the steel truss, caused by motor vehicles, increased similarly to a linear function; b、It should be set up scissors set joist by joist to improve the overall performance of the force;c、With the span L of cross beams increasing, caused by motor vehicles, the maximum of deflection increased similarly to a linear function, but the largest axial force of chord haulm、the largest axial force of oblique haulm and the largest support reaction for the steel truss were essentially unchanged;d、The maximum of use spacing D_(max) between the cross beams was controlled by shear demand and the largest use span L_(max) of cross beams was controlled by admitted deflection demand. In the city—B class car load, the maximum of use spacing D_(max) between cross beams should not be used more than 1.90m for the span 24m of the steel truss structure and the largest use span Lm ax of cross beams should not be more than 48.8m for the spacing 0.9m of the steel truss structure;
Finally, bearing capacity test、construction technology and field monitoring of the steel truss were also discussed in detail;
In view of the above systematic research, it indicated that the steel truss structure with a good working performance and adequate security could be used and promoted as a new temporary road system in a new metro station construction in the future.
其次,采用ANSYS进行数值模拟研究。研究发现:a、随横梁间距D增大,由汽车荷载引起的钢桁架最大挠度、弦杆最大轴向力、斜杆最大轴向力以及最大支座反力均近似呈线性函数增大;b、横梁间应逐桁设置剪刀撑支撑以提高结构的整体受力性能;c、随横梁跨径L增大,由汽车荷载引起的钢桁架最大挠度近似呈线性函数增大,而钢桁架弦杆最大轴向力、斜杆最大轴向力以及最大支座反力均基本保持不变;d、横梁最大使用间距D_(max)由抗剪方面要求控制,而横梁最大使用跨径L_(max)则由容许挠度方面要求控制。在城—B级汽车荷载作用下,对于横梁跨径24的钢桁架Dm ax应不大于1.90m,而对于横梁间距0.9m的钢桁架L_(max)应不大于48.8m;
最后,对所采用的钢桁架承载试验、施工工艺以及现场监测进行了详细研究。
通过以上研究表明该种钢桁架结构具有良好的工作性能以及足够的安全性,可以作为一种新型临时路面系统在地铁车站施工中推广使用。
This article took temporary steel bridge for traffic organization during construction in the first stage of under—construction Nanjing Metro Line 2.Xin jie kou station as engineering background. Firstly, the article carried through comparison and selection of relief project for existing traffic during metro station construction. On this basis ,using 3D finite element software ANSYS to structure calculation ,the analysis indicated that it was reasonable and reliable and met the design requirements.
Secondly, using finite element software ANSYS to carry out numerical simulation research, the analysis found: a、With the spacing D between cross beams increasing, the maximum of deflection、the largest axial force of chord haulm、the largest axial force of oblique haulm and the largest support reaction for the steel truss, caused by motor vehicles, increased similarly to a linear function; b、It should be set up scissors set joist by joist to improve the overall performance of the force;c、With the span L of cross beams increasing, caused by motor vehicles, the maximum of deflection increased similarly to a linear function, but the largest axial force of chord haulm、the largest axial force of oblique haulm and the largest support reaction for the steel truss were essentially unchanged;d、The maximum of use spacing D_(max) between the cross beams was controlled by shear demand and the largest use span L_(max) of cross beams was controlled by admitted deflection demand. In the city—B class car load, the maximum of use spacing D_(max) between cross beams should not be used more than 1.90m for the span 24m of the steel truss structure and the largest use span Lm ax of cross beams should not be more than 48.8m for the spacing 0.9m of the steel truss structure;
Finally, bearing capacity test、construction technology and field monitoring of the steel truss were also discussed in detail;
In view of the above systematic research, it indicated that the steel truss structure with a good working performance and adequate security could be used and promoted as a new temporary road system in a new metro station construction in the future.
引文
[1] 韦晨、孙俊.城市地铁站点施工期交通组织方案研究.现代城市研究.2006 年第 10 期P77~81;
[2] 仝学让.深圳地铁车站盖挖顺作施工技术.现代隧道技术.2004 年第 41 卷第 1 期P64~68;
[3] 徐康武.重大市政工程施工期间交通组成.中国市政工程.1998 年第 1 期 P13~16;
[4] American Road and Transportation Buiders Association. The Outlook for Transportation Construction in 2003.washington,2002;
[5] Metropolitan Transportation Authority(MTA),Second Avenue Subway Supplemental Draft Environmental Impact Statement (SDEIS).New York,2000;
[6] Valley Transportation Authority. Subway Overview Fact Sheet.San Jose,2002;
[7] 安云、徐亚国.广州地铁施工期间的交通组织.广州市交通管理科研.1994 年;
[8] 郑键惠.深圳地铁工程施工期间交通疏解问题研究.湖南大学.2003 年;
[9] 覃国添、申丽霞、王金秋.地铁施工期间交通疏解工作思路与方法.城市交通 2006 年第 4 卷第 4 期 P46~49;
[10]毛慧、谢志明.大城市地铁施工期间道路交通组织的方法探讨.重庆交通学院学报.2001 年第 20 卷第 2 期 P54~57;
[11]黄立葵.地铁施工期间交通疏解问题研究.交通与计算机.2005 年第 1 期第 23 卷P57~60;
[12]徐关尧、喻忠权.装配式钢桥的现状及发展趋势.钢结构.1999 年第 3 期第 14 卷P47~49;
[13]郑大庆等.321 装配式公路钢桥.辽宁交通科技.1998 年第 21 卷第 2 期 P29~34;
[14]黄绍金.装配式公路钢桥多用途使用手册.人民交通出版社.2003 年;
[15]苏善根.公路钢桥设计回顾.公路.2000 年第 3 期 P43~55;
[16]李学军、李云峰.交通保障临时便桥研究与施工设计应用.河北水利水电技术 2004 年第 3 期 P21~23;
[17]苟明康.装配式公路钢桥多排主行桁荷载的二次分配方法.工兵装配研究.2005 年第24 卷第 3 期 P19~25;
[18]张银龙、常大民.装配式公路钢桥的振动模态分析.工程设计 CAD 与智能建筑.2001 年P34~36;
[19]时党勇等.装配式公路钢桥承载力的有限元分析.铁道建筑技术.2006 年第 2 期;
[20]张银龙等.ANSYS 在装配式公路钢桥可靠度分析中的应用.第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集.2006 年;
[21]高磊等.“321”装配式公路钢桥挠度的相当简化计算.工兵装备研究成果.2005 年第 5期;
[22]张银龙等.用响应面法分析装配式公路钢桥的平面结构系统可靠度.公路交通科技2005 年 01 期;
[23]徐关尧等.装配式公路钢桥车辆冲击系数研究.钢结构.2002年第5期第17卷P21~25;
[24]苟明康、陶莉.装配式公路钢桥设计和使用中的几个问题.工兵装配研究.2001 年第 1期 P1~6;
[25]T.Kitada, New technologies of steel bridges in Japan Journal of Constructional Steel Research Volume 58, Issue 1, January 2002;
[26]M.S.Cheung Probabilistic fatigue and fracture analyses of steel bridges,Structural Safety, Volume 25,Issue 3,July 2003;
[27]M.S. Cheung, W. Li and S.E. Chidiac, Finite strip analysis of bridges. E & FN SPON, London (1996);
[28]K.Tanaka and T. Kitada, On elasto–plastic and finite displacement analysis for calculating load carrying capacity of Steel bridge structures. Journal of Structural Engineering, JSCE 47A (2001);
[29]F.Augusztinovicz, F.Márki Derivation of train track isolation requirement for a steel road bridge based on vibro-acoustic analyses Journal of Sound and Vibration Volume 293, Issues 3-5 , 13 June 2006;
[30]Kitada T,Ohminami R,Nibu M, Kano M, Tanaka K. Effective approach for elasto–plastic and finite displacement analysis of steel bridges with cables. In: Proceedings of Symposium on Computational Methods in Structural Engineering and Related Fields, JSSC, vol.14,July 1990;
[31]甘百先.地铁车站盖挖法顺作法施工技术研究.西安交通大学硕士学位论文.2003 年;
[32]李云峰.军用梁路面临时支撑体系在地铁施工中的应用.石家庄铁道学院学报.2002年第 15 卷第 1 期;
[33]陈艳平、陈百新.军用桥在广州地铁村工程中的应用.建筑技术.1999 年第 30 卷第 11期 P783~784;
[34]杨伟新.地铁车站军用梁铺盖法施工设计.隧道地下工程.2007 年 P53~56;
[35]中华人民共和国建设部.《城市桥梁设计荷载标准》CJJ77—98;
[36]宋一凡.公路桥梁荷载试验[M].第一版.北京:人民交通出版社.2002 年;
[37]王国强主编.实用工程数值模拟技术及其在 ANSYS 上的实践.1999 年 08 月第 1 版;
[38]赵海峰 蒋迪编著.ANSYS 工程结构实例分析.2004 年 11 月第 1 版;
[39]肖斌等.装配式公路钢桥承载力的有限元分析.铁道建筑.2006 年 P4~6;
[40]张立明主编.AIgor、Ansys 在桥梁工程中的应用方法与实例.2003 年 09 月第 1 版;
[41]易日编著.使用 ANSYS 6.0 进行静力分析.2002 年 09 月第 1 版;
[42]陈争等.地铁车站便桥结构承载试验内力挠度分析.江苏建筑.2007年第1期 P31~33;
[43]孙洪岩等.大跨径钢便桥在地铁车站基坑开挖中应用.大扬州大学学报 2007 年第 10卷 P48~50;
[44]力学教研室.装配式公路钢桥强度分析与测试.安徽工学院学报.1983 年第 2 期;
[45]林铁民.贝雷片支架变形及沉降的分析.施工技术.2006 年第 2 期 P41~42;
[46]唐咸远、梁鑫.桥面沉降观测方法及数据处理探讨.山西建筑.第 33 卷第 13 期P283~284;
[47]仝学让、吴波、黄龙光.新型临时路面系统在深圳地铁车站施工中的应用.现代隧道技术.2003 年第 40 卷第 2 期 P35~40;
[48]唐涛、陈惟珍、徐俊.利用 ANSYS 实现钢桥影响面的计算方法.软件天地;
[49]范鹏.装配式公路纲桥在车站基坑施工中的应用.全国地铁与地下工程技术风险管理管理研究会;
[50]喻忠权.装配式公路钢桥使用手册.北京:交通部交通战备办公室.1998 年;
[51]张杰.传递矩阵法在钢桥结构分析中的应用研究.河海大学.2005 年;
[52]朱永焯.ZB-200 型装配式公路钢桥的研究设计.国防交通工程与技术.2004 年第 1 期P14~18;
[53]熊学辉 深圳地铁华强站不中断地面交通的施工方案 铁道建筑 2003 年第 5 期 P18~23;
[54]刘晖.地铁盖挖车站军用梁铺盖体系应用及工况分析.隧道建设.2007 年第 27 卷第 3期 P35~39;
[55]张玉恒.装配式公路钢桥架设新方法.华东公路.1997 年第 3 期 P59~60;
[2] 仝学让.深圳地铁车站盖挖顺作施工技术.现代隧道技术.2004 年第 41 卷第 1 期P64~68;
[3] 徐康武.重大市政工程施工期间交通组成.中国市政工程.1998 年第 1 期 P13~16;
[4] American Road and Transportation Buiders Association. The Outlook for Transportation Construction in 2003.washington,2002;
[5] Metropolitan Transportation Authority(MTA),Second Avenue Subway Supplemental Draft Environmental Impact Statement (SDEIS).New York,2000;
[6] Valley Transportation Authority. Subway Overview Fact Sheet.San Jose,2002;
[7] 安云、徐亚国.广州地铁施工期间的交通组织.广州市交通管理科研.1994 年;
[8] 郑键惠.深圳地铁工程施工期间交通疏解问题研究.湖南大学.2003 年;
[9] 覃国添、申丽霞、王金秋.地铁施工期间交通疏解工作思路与方法.城市交通 2006 年第 4 卷第 4 期 P46~49;
[10]毛慧、谢志明.大城市地铁施工期间道路交通组织的方法探讨.重庆交通学院学报.2001 年第 20 卷第 2 期 P54~57;
[11]黄立葵.地铁施工期间交通疏解问题研究.交通与计算机.2005 年第 1 期第 23 卷P57~60;
[12]徐关尧、喻忠权.装配式钢桥的现状及发展趋势.钢结构.1999 年第 3 期第 14 卷P47~49;
[13]郑大庆等.321 装配式公路钢桥.辽宁交通科技.1998 年第 21 卷第 2 期 P29~34;
[14]黄绍金.装配式公路钢桥多用途使用手册.人民交通出版社.2003 年;
[15]苏善根.公路钢桥设计回顾.公路.2000 年第 3 期 P43~55;
[16]李学军、李云峰.交通保障临时便桥研究与施工设计应用.河北水利水电技术 2004 年第 3 期 P21~23;
[17]苟明康.装配式公路钢桥多排主行桁荷载的二次分配方法.工兵装配研究.2005 年第24 卷第 3 期 P19~25;
[18]张银龙、常大民.装配式公路钢桥的振动模态分析.工程设计 CAD 与智能建筑.2001 年P34~36;
[19]时党勇等.装配式公路钢桥承载力的有限元分析.铁道建筑技术.2006 年第 2 期;
[20]张银龙等.ANSYS 在装配式公路钢桥可靠度分析中的应用.第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集.2006 年;
[21]高磊等.“321”装配式公路钢桥挠度的相当简化计算.工兵装备研究成果.2005 年第 5期;
[22]张银龙等.用响应面法分析装配式公路钢桥的平面结构系统可靠度.公路交通科技2005 年 01 期;
[23]徐关尧等.装配式公路钢桥车辆冲击系数研究.钢结构.2002年第5期第17卷P21~25;
[24]苟明康、陶莉.装配式公路钢桥设计和使用中的几个问题.工兵装配研究.2001 年第 1期 P1~6;
[25]T.Kitada, New technologies of steel bridges in Japan Journal of Constructional Steel Research Volume 58, Issue 1, January 2002;
[26]M.S.Cheung Probabilistic fatigue and fracture analyses of steel bridges,Structural Safety, Volume 25,Issue 3,July 2003;
[27]M.S. Cheung, W. Li and S.E. Chidiac, Finite strip analysis of bridges. E & FN SPON, London (1996);
[28]K.Tanaka and T. Kitada, On elasto–plastic and finite displacement analysis for calculating load carrying capacity of Steel bridge structures. Journal of Structural Engineering, JSCE 47A (2001);
[29]F.Augusztinovicz, F.Márki Derivation of train track isolation requirement for a steel road bridge based on vibro-acoustic analyses Journal of Sound and Vibration Volume 293, Issues 3-5 , 13 June 2006;
[30]Kitada T,Ohminami R,Nibu M, Kano M, Tanaka K. Effective approach for elasto–plastic and finite displacement analysis of steel bridges with cables. In: Proceedings of Symposium on Computational Methods in Structural Engineering and Related Fields, JSSC, vol.14,July 1990;
[31]甘百先.地铁车站盖挖法顺作法施工技术研究.西安交通大学硕士学位论文.2003 年;
[32]李云峰.军用梁路面临时支撑体系在地铁施工中的应用.石家庄铁道学院学报.2002年第 15 卷第 1 期;
[33]陈艳平、陈百新.军用桥在广州地铁村工程中的应用.建筑技术.1999 年第 30 卷第 11期 P783~784;
[34]杨伟新.地铁车站军用梁铺盖法施工设计.隧道地下工程.2007 年 P53~56;
[35]中华人民共和国建设部.《城市桥梁设计荷载标准》CJJ77—98;
[36]宋一凡.公路桥梁荷载试验[M].第一版.北京:人民交通出版社.2002 年;
[37]王国强主编.实用工程数值模拟技术及其在 ANSYS 上的实践.1999 年 08 月第 1 版;
[38]赵海峰 蒋迪编著.ANSYS 工程结构实例分析.2004 年 11 月第 1 版;
[39]肖斌等.装配式公路钢桥承载力的有限元分析.铁道建筑.2006 年 P4~6;
[40]张立明主编.AIgor、Ansys 在桥梁工程中的应用方法与实例.2003 年 09 月第 1 版;
[41]易日编著.使用 ANSYS 6.0 进行静力分析.2002 年 09 月第 1 版;
[42]陈争等.地铁车站便桥结构承载试验内力挠度分析.江苏建筑.2007年第1期 P31~33;
[43]孙洪岩等.大跨径钢便桥在地铁车站基坑开挖中应用.大扬州大学学报 2007 年第 10卷 P48~50;
[44]力学教研室.装配式公路钢桥强度分析与测试.安徽工学院学报.1983 年第 2 期;
[45]林铁民.贝雷片支架变形及沉降的分析.施工技术.2006 年第 2 期 P41~42;
[46]唐咸远、梁鑫.桥面沉降观测方法及数据处理探讨.山西建筑.第 33 卷第 13 期P283~284;
[47]仝学让、吴波、黄龙光.新型临时路面系统在深圳地铁车站施工中的应用.现代隧道技术.2003 年第 40 卷第 2 期 P35~40;
[48]唐涛、陈惟珍、徐俊.利用 ANSYS 实现钢桥影响面的计算方法.软件天地;
[49]范鹏.装配式公路纲桥在车站基坑施工中的应用.全国地铁与地下工程技术风险管理管理研究会;
[50]喻忠权.装配式公路钢桥使用手册.北京:交通部交通战备办公室.1998 年;
[51]张杰.传递矩阵法在钢桥结构分析中的应用研究.河海大学.2005 年;
[52]朱永焯.ZB-200 型装配式公路钢桥的研究设计.国防交通工程与技术.2004 年第 1 期P14~18;
[53]熊学辉 深圳地铁华强站不中断地面交通的施工方案 铁道建筑 2003 年第 5 期 P18~23;
[54]刘晖.地铁盖挖车站军用梁铺盖体系应用及工况分析.隧道建设.2007 年第 27 卷第 3期 P35~39;
[55]张玉恒.装配式公路钢桥架设新方法.华东公路.1997 年第 3 期 P59~60;