轨道交通地下车站上盖钢结构施工方案的优化与应用（论文）.pdf

、 堡 兰： !圭 苎 堕塑 三 兰皇 ： 2 轨 交 车 站 上 盖 技术 特 点 由于徐泾东站已运营，轨交车站上盖项 目涉及到邻近 轨交 的桩基施工 、基坑开挖 、车站 出入 口改造 、上盖钢结 构施工。项 目开工前需做轨交设施安全性评估 ，施工方案 设计须经过轨交运营方审查 ，项 目施工须进行全过程第三 方检测 。轨交运 营方要求 ：轨交区问内施工荷载不得大于 20 kN／m ；加强轨交线路沉 降监测 ，施工期间的累计沉降 值小于10 mm。 E1商业 中心钢结构规模体量大 、跨度大 ，轨交车站 区间 、盾构 区间对施工荷载非常敏感 ，故钢结构方案设计 时 ，应重点分析结构施工对轨交车站 、盾构区间的影响 ， 在确保轨交在施工期间安全运营的前提下 ，综合考虑钢结 构在施工过程中的应力 、应变及施工工效 、成本等。 3 轨 交 车 站 上 盖 多 方 案 设计 针对E1的结构特点和难点 ，设计了4种钢结构施工方 案 ，分别为 ：悬拼法 、刚性支撑高空散装法 、恒力支撑施 工法 、弹性支撑施工法口I。 3．1 悬拼法 E1大跨度空间钢结构采用悬拼法施工。首先完成非转 换区钢结构 的施工 ；然后利用 已完成的非转换区框架钢结 构的 自身刚度 ，从两边往 中间悬拼2～6楼转换区钢结构 ； 再利用合拢 的6层以下转换 区结构 自下而上安装上部钢结 构。施工示意见图3。 非转换区 转换区 非转换区 图3 悬拼法施工示意 3．2 刚性支撑高空散装法 全刚性支撑高空散装法，通过设置竖向刚性支撑 ，自 下而上散装转换区钢结构。刚性支撑荷载通过大面积路基 箱或钢梁予以扩散 ，控制在设计要求的荷载值之内。首先 完成非转换区钢结构 的施工 ；然后利用刚性支撑系统从两 边往中间节间综合安装转换 区2～6楼钢结构 ；再利用合拢 的6层 以下转换区结构 自下而上安装上部钢结构 ；最后分 阶段卸载刚性支撑 ，完成结构 自施工状态至设计状态 的转 换。施工示意见图4。 3．3 恒 力支撑施工法 恒 力支撑是一种利用液压千斤顶控制 支撑轴力的支 撑形式。恒力支撑施工法 ，通过设置竖向恒力支撑 ，自下 而上散装转换区钢结构 ，恒力支撑荷载通过路基箱或钢梁 予以扩散 ，控制在设计要求的荷载值之内。首先完成非转 圜 建筑狍工 ·第37卷 ·第8明 ／／ 轨交车站区间(盾构区问) 图4 刚性支撑高空散装法施工示意 换区钢结构 的施工 ；然后利用恒力支撑系统从两边往中间 节间综合安装转换区2～6楼钢结构 ；再利用合拢的6层以下 转换 区结构 自下而上安装上部钢结构 ；最后通过伺服控制 系统分 阶段卸载恒力支撑 ，完成结构 自施工状态至设计状 态的转换。施工示意见图5。 非转换区 转换区 非转换 Pc人机交萼季统I ／ ＼ ／ ＼ ／ ＼ Pl￡拄制 柰统 I ＼ ／ ＼ ／ ＼ ／ 倘压泵压力系统h 夕 恒力 ＼渣压 恒力’ 伺服控制系统 ； 支撑一 千斤顶 一_盘撑 辘交车站Ⅸ闽(盾构 问) 图5恒力支撑施工法施工示意 3．4 弹性支撑施工法 弹性支撑是一种利用弹性支座实现支撑轴力控制的支 撑形式 。弹性支座如图6所示。在弹性支座内设置有埘个碟 形弹簧 ，共n组 ，通过对碟形弹簧进行预压的方法对弹性支 座施加预紧力 。弹性支座原理如图7所示 。以1 000 kN的预 紧力弹性支座为例 ，当弹性支撑轴力≤1 000 kN时，其支座 刚度近似无穷大 ，支座位移值为0 Ilqm；当弹性支撑轴力 > 1 000 kN时，其支座随弹簧变形而发生位移 ，支撑轴力缓慢 增大。 濑 心 图6 弹性支座示意 图7 弹性支座原理示意 通过设置竖 向弹性 支撑 ，自下而上散装转换 区钢结 构 ，弹性支撑荷载通过路基箱或钢梁予 以扩散 ，控制在设 计要求 的荷载值之内。首先完成非转换 区钢结构的施工 ； 然后利用弹性支撑系统从两边往中间节问综合安装转换区 2～6楼钢结构 ；再利用合拢的6层以下转换 区结构 自下而上 安装上部钢结构 ；最后分阶段卸载弹性支撑 ，完成结构 自 施工状态至设计状态的转换。施工示意见图8。 ， ， ， ／／， ／ 堡 竺 塾 !圭塑圭苎塑竺塑塑三 竺 兰皇 ： 非转换区 转换区 非转换区 ／／I／／／I／／／／／／I／ ／／／／／／／／／／／／／／／／ 妻 轨变车站区间(盾构区间) 图8 弹性支撑施工法施工示意 4 轨 交 地 下 站 上 盖 多 方 案 设 计 优 化 应 用 通过Midas有限元分析软件建立E1钢结构整体模型，定 义边界条件及荷载 。针对多方案各施工工况进行全过程施 工模拟分析 ，并进行数据分析比较 ，最终确定最优施工方 案。限于篇 幅，略过施工模拟分析过程 ，以数表表述多方 案结构变形值、应力值、支撑轴力的对 比分析。 4种施工方法最终状态结构变形汇总 比对如表l所示。 表1 不同施工方法下结构变形值 (卸载完成后 ) 竖向挠度／mm 水平变形，mm 层间相对变形，mm 施