盖挖法地铁车站设计分析方法
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摘要
轨道交通的建设是缓解城市交通拥挤的重要手段之一。然而，在繁华的闹市区修建地铁车站对周边环境和路面交通限制都较大，这时采用盖挖法施工是一项有效的解决办法。目前，我国地铁车站设计中普遍采用的一次加载的计算模式，也没有考虑盖挖施工临时路面体系传递的竖向荷载。实际上，车站结构的设计控制指标往往会在施工过程达到，因此，有必要研究反映盖挖法车站结构受力状态全过程的设计方法。
为考虑车站结构在建造期和使用期等各阶段受力的继承性，本文研究采用增量法原理分析盖挖法车站结构受力变化过程，以确定合理的设计指标。分析模型考虑结构的水平和竖向承载效应，以弹塑性弹簧单元模拟结构-土之间的相互作用。其中，假定等效水平弹簧的弹性极限与土体的埋深相关，并且考虑了支护结构位移对其的影响。此外，本文还对地基土的竖向基床系数和切向基床系数的取值方法进行了探讨，并提出了后者的简化确定方法。
本文建议的全过程分析方法能够有效模拟结构在建造期和使用期等各阶段不同的受力状况，为盖挖法地铁车站设计提供了有效分析工具。
Construction of the urban rail transit is one of the important measures to solve the conflict of the city traffic. However, it will influence the environment and obstruct the traffic to build the metro station in the busy streets. As a result, the cover-excavation method is adopted as an effective solution. Presently, the complete loading calculation mode is widely used as the design method of the metro station, but the vertical load from the temporary road surface system isn't taken into account. In fact, the design requirement of the station structure is usually obtained in the construction process, so it is necessary to study the whole-process design method which can reflect the load status of the station structure built by the cover-construction method.
In order to consider the loading succession in the construction period and the service period of the station structure, the incremental calculation method is adopted to analyze the loading process of the station structure and to obtain the reasonable design requirements. The elastic-plastic spring is used to simulate the interaction between the structure and the soil when we analyze the horizontal and vertical load-bearing effect of the structure. We assume that the elastic limit of the equivalent horizontal spring is related with the embedded depth, and the influence of the displacement of the retaining wall is taken into consideration. In addition, the calculation method of the vertical and tangential coefficient of subgrade reaction is discussed, and this paper puts forward the simplified calculation method of the tangential coefficient of subgrade reaction.
The whole-process analysis method can be used to simulate the different loading state of the structure in construction period and service period, and can be regarded as an effective analysis tool in the design of the metro station built by the cover-excavation method.
为考虑车站结构在建造期和使用期等各阶段受力的继承性，本文研究采用增量法原理分析盖挖法车站结构受力变化过程，以确定合理的设计指标。分析模型考虑结构的水平和竖向承载效应，以弹塑性弹簧单元模拟结构-土之间的相互作用。其中，假定等效水平弹簧的弹性极限与土体的埋深相关，并且考虑了支护结构位移对其的影响。此外，本文还对地基土的竖向基床系数和切向基床系数的取值方法进行了探讨，并提出了后者的简化确定方法。
本文建议的全过程分析方法能够有效模拟结构在建造期和使用期等各阶段不同的受力状况，为盖挖法地铁车站设计提供了有效分析工具。
Construction of the urban rail transit is one of the important measures to solve the conflict of the city traffic. However, it will influence the environment and obstruct the traffic to build the metro station in the busy streets. As a result, the cover-excavation method is adopted as an effective solution. Presently, the complete loading calculation mode is widely used as the design method of the metro station, but the vertical load from the temporary road surface system isn't taken into account. In fact, the design requirement of the station structure is usually obtained in the construction process, so it is necessary to study the whole-process design method which can reflect the load status of the station structure built by the cover-construction method.
In order to consider the loading succession in the construction period and the service period of the station structure, the incremental calculation method is adopted to analyze the loading process of the station structure and to obtain the reasonable design requirements. The elastic-plastic spring is used to simulate the interaction between the structure and the soil when we analyze the horizontal and vertical load-bearing effect of the structure. We assume that the elastic limit of the equivalent horizontal spring is related with the embedded depth, and the influence of the displacement of the retaining wall is taken into consideration. In addition, the calculation method of the vertical and tangential coefficient of subgrade reaction is discussed, and this paper puts forward the simplified calculation method of the tangential coefficient of subgrade reaction.
The whole-process analysis method can be used to simulate the different loading state of the structure in construction period and service period, and can be regarded as an effective analysis tool in the design of the metro station built by the cover-excavation method.
引文
[1] 王元湘．盖挖法在浅埋地铁车站施工中的应用．世界隧道，1995(5)：2-11
[2] 萧岩，汪波，王光明．盖挖法和盖挖法施工．市政技术，2004，Vol．22(6)
[3] 甘百先．地铁车站盖挖顺作法施工技术研究：[硕士研究生学位论文]．四川：西南交通大学，2003
[4] 曾令标．地铁车站盖挖逆作法施工技术研究：[硕士研究生学位论文]．四川：西南交通大学，2002
[5] 孔令荣．沈阳市地铁一号线中街站逆作法施工的研究：[硕士研究生学位论文]．辽宁：东北大学，2003
[6] 吴健，张庆贺．盖挖逆作法地铁车站施工中地下连续墙竖向沉降的可靠性研究．河南大学学报(自然科学版)，2004，Vol．34
[7] 贺少辉，张弥，余哲夫，吴鸣泉．广州地铁盖挖逆筑公园前车站钢管混凝土框架节点抗剪性能试验研究．建筑结构学报，2000，Vol．21(4)
[8] 中华人民共和国国家标准．人民防空地下室设计规范(GB50038-94)
[9] 太沙基著，徐志英译．理论土力学，北京：地质出版社，1960
[10] 许锡昌．土压力问题与基坑变形分析：[博士研究生学位论文]．武汉：中国科学院武汉岩土力学研究所，2004
[11] 肖宏彬．竖向荷载作用下大直径桩的荷载传递理论及应用研究：[博士研究生学位论文]．长沙：中南大学，2005
[12] 陈辉．水平基床系数的主要影响因素及其测试．徐州建筑职业技术学院学报，2004，Vol．4(1)
[13] 仲锁庆，张西平，潘海利．地基土基床系数研究．地下空间与工程学报，2005，Vol．1
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[20] 薛立强．盖挖逆作地下结构中间桩柱关键技术研究与实践．工程技术，2004(12)
[21] 张存．盖挖逆做法地铁车站钢管混凝土柱设计．隧道建设，2004．6
[22] 罗富荣，国斌．北京地铁天安门西站“暗挖逆筑法”施工技术．岩土工程学报，2001，Vol．23
[23] 李永红．广州地铁市二宫车站盖挖逆作法施工技术．广州建筑，2001(4)
[24] 汪思满，戴标兵，毛杰阳．机械化挖土技术在地铁站逆作法施工中的应用．地下施工
[25] 吴浩彦．结构中心岛式施工与盆边逆作法在大型地下车库工程中的应用．建筑施工，Vol．27(4)
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[27] 高锦林，王永新．软土地质地铁车站盖挖顺作法施工实践及关键技术．现代城市轨道交通，2005(1)
[28] 林勇军，姚晋华．名盛广场地下室逆作法施工技术．广东土木与建筑，2003(10)
[29] 李良生．深圳地铁岗厦站某路段盖挖半逆作法施工技术．西部探矿工程，2004(7)
[30] 方茂贵，刘道田．地铁车站盖挖法施工方案的选择．铁道建设，2005(3)
[31] 李镇河．地下室逆作法施工技术应用体会．广东土木与建筑，2003(9)
[32] 李爱东，孔繁新，唐保安．盖挖顺筑法在大连友好街人行过街地下通道中的应用．建筑与预算，2000(3)
[33] 刘国宝．盖挖顺作法在深圳地铁科学馆站的应用．铁道勘测与设计，2004(4)
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