【博士】地铁换乘站近接施工若干关键技术研究【2009】

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内容简介

　　学科专业：结构工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：同济大学土木工程学院　　学位年度： 2009年　　随着我国城市轨道交通的快速发展，北京、上海、广州等城市轨道交通的网络初步展现，涌现一大批功能复杂的换乘车站。地铁换乘车站以两线换乘较为多见，两线相交时有。十"、“T”、“L”等换乘形式，两线平行时有通道、共用站厅、同站台等换乘形式，不同时期规划的三线、四线及以上的换乘车站多通过换乘广场、换乘大厅进行换乘。地铁换乘车站常处于城市的中心，具有客流集中、客流量大的特点，规划设计时需满足大型公共交通建筑的使用功能和要求，空间结构体系复杂，近接施工工序繁多，施工工法特殊，对周边环境影响较大，体现了城市地下空间发展的新方向、新水平。　　1、对国内外现有换乘站规划设计、施工工法、关键技术措施、近接施工模拟计算等方面的文献进行了综述，指出换乘站近接施工在模拟计算方法、关键工况相互作用分析方面存在的不足之处。　　2、用有限元方法分析近接施工土体与结构的共同作用，针对土体沉积竖向成层的特性采用横观各向同性弹塑性(Druker-Prager)模型，并对该模型参数　　敏感性进行了讨论；通过对常用土与结构接触面模型的对比研究，认为选用薄层单元来模拟土与结构的接触比较合理，由此建立了一种近接施工模拟计算方法。　　3、在整理已有室内流变试验数据的基础上，对时间硬化与Druker-Prager耦合蠕变模型进行了参数拟合研究。利用ABAQUS软件建立2D有限元模型，对上海市轨道交通8号线四平路车站基坑开挖过程中的“时空效应一进行了模拟计算，并与实测数据对比，得出支撑架设延迟将使围护结构变形和内力显著增大。　　4、提出一种能快速装卸、无焊接、自动定心的钢斜撑接头，能满足深基坑施工“时空效应"的要求。对该新型钢斜撑接头进行了现场模型加卸载试验研究，采用有限元方法对支撑接头加卸载过程进行了受力分析，表明该接头形式是安全可靠的。经现场使用改进，可逐步推广应用。　　5、以上海市轨道交通8号线10号线在大连路四平路口大型“十"字换乘车站为工程背景，对施工的关键工况如：换乘段半盖挖法施工、扩大站厅层近接施工、已建车站两侧基坑非对称开挖、新建车站局部盖挖逆作、凿除换乘段封堵墙等进行了有限元数值模拟，得出各关键工况下换乘车站结构内力、变形的变化规律，可为施工方案的制定及己建8号线车站安全运营提供技术支持。　　6、对该“十"字换乘车站四平路车站、大连路车站基坑施工及关键工况下运营车站内部结构变形的监测数据进行分析，与有限元计算结果进行对比，结果表明计算与实测的变形趋势基本一致，并依据监测资料修改计算模型反馈指导工程实践。最后总结提出了该“十"字换乘车站分期施工时结构变形控制和周边环境保护的技术方案与措施。　　7、采用数值模拟方法，对三圆盾构在大连路四平路“十”字换乘车站附近新设想第三条线换乘车站的施工技术进行探索。分析了三圆盾构近接施工过程中管片的变形、周围位移场规律、对已建车站底板和围护结构的影响等，比较了不同开挖进尺施工模拟结果的差异，为今后采用三圆盾构近接施工地铁车站提供技术参考。　　

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