【博士】地鐵換乘站近接施工若干關(guān)鍵技術(shù)研究【2009】

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　　學(xué)科專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2009年　　隨著我國(guó)城市軌道交通的快速發(fā)展，北京、上海、廣州等城市軌道交通的網(wǎng)絡(luò)初步展現(xiàn)，涌現(xiàn)一大批功能復(fù)雜的換乘車站。地鐵換乘車站以兩線換乘較為多見(jiàn)，兩線相交時(shí)有。十"、“T”、“L”等換乘形式，兩線平行時(shí)有通道、共用站廳、同站臺(tái)等換乘形式，不同時(shí)期規(guī)劃的三線、四線及以上的換乘車站多通過(guò)換乘廣場(chǎng)、換乘大廳進(jìn)行換乘。地鐵換乘車站常處于城市的中心，具有客流集中、客流量大的特點(diǎn)，規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)需滿足大型公共交通建筑的使用功能和要求，空間結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，近接施工工序繁多，施工工法特殊，對(duì)周邊環(huán)境影響較大，體現(xiàn)了城市地下空間發(fā)展的新方向、新水平?！　?、對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有換乘站規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工工法、關(guān)鍵技術(shù)措施、近接施工模擬計(jì)算等方面的文獻(xiàn)進(jìn)行了綜述，指出換乘站近接施工在模擬計(jì)算方法、關(guān)鍵工況相互作用分析方面存在的不足之處?！　?、用有限元方法分析近接施工土體與結(jié)構(gòu)的共同作用，針對(duì)土體沉積豎向成層的特性采用橫觀各向同性彈塑性(Druker-Prager)模型，并對(duì)該模型參數(shù)　　敏感性進(jìn)行了討論；通過(guò)對(duì)常用土與結(jié)構(gòu)接觸面模型的對(duì)比研究，認(rèn)為選用薄層單元來(lái)模擬土與結(jié)構(gòu)的接觸比較合理，由此建立了一種近接施工模擬計(jì)算方法。　　3、在整理已有室內(nèi)流變?cè)囼?yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)時(shí)間硬化與Druker-Prager耦合蠕變模型進(jìn)行了參數(shù)擬合研究。利用ABAQUS軟件建立2D有限元模型，對(duì)上海市軌道交通8號(hào)線四平路車站基坑開(kāi)挖過(guò)程中的“時(shí)空效應(yīng)一進(jìn)行了模擬計(jì)算，并與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，得出支撐架設(shè)延遲將使圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力顯著增大。　　4、提出一種能快速裝卸、無(wú)焊接、自動(dòng)定心的鋼斜撐接頭，能滿足深基坑施工“時(shí)空效應(yīng)"的要求。對(duì)該新型鋼斜撐接頭進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)模型加卸載試驗(yàn)研究，采用有限元方法對(duì)支撐接頭加卸載過(guò)程進(jìn)行了受力分析，表明該接頭形式是安全可靠的。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用改進(jìn)，可逐步推廣應(yīng)用。　　5、以上海市軌道交通8號(hào)線10號(hào)線在大連路四平路口大型“十"字換乘車站為工程背景，對(duì)施工的關(guān)鍵工況如：換乘段半蓋挖法施工、擴(kuò)大站廳層近接施工、已建車站兩側(cè)基坑非對(duì)稱開(kāi)挖、新建車站局部蓋挖逆作、鑿除換乘段封堵墻等進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬，得出各關(guān)鍵工況下?lián)Q乘車站結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形的變化規(guī)律，可為施工方案的制定及己建8號(hào)線車站安全運(yùn)營(yíng)提供技術(shù)支持?！　?、對(duì)該“十"字換乘車站四平路車站、大連路車站基坑施工及關(guān)鍵工況下運(yùn)營(yíng)車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，與有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明計(jì)算與實(shí)測(cè)的變形趨勢(shì)基本一致，并依據(jù)監(jiān)測(cè)資料修改計(jì)算模型反饋指導(dǎo)工程實(shí)踐。最后總結(jié)提出了該“十"字換乘車站分期施工時(shí)結(jié)構(gòu)變形控制和周邊環(huán)境保護(hù)的技術(shù)方案與措施。　　7、采用數(shù)值模擬方法，對(duì)三圓盾構(gòu)在大連路四平路“十”字換乘車站附近新設(shè)想第三條線換乘車站的施工技術(shù)進(jìn)行探索。分析了三圓盾構(gòu)近接施工過(guò)程中管片的變形、周圍位移場(chǎng)規(guī)律、對(duì)已建車站底板和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響等，比較了不同開(kāi)挖進(jìn)尺施工模擬結(jié)果的差異，為今后采用三圓盾構(gòu)近接施工地鐵車站提供技術(shù)參考。　　

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