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明挖装配式地铁车站结构设计优化及施工过程力学特性研究

作　者: 刘建洪
导　师: 李志业
学　校: 西南交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 装配式地铁车站设计优化施工方案三维数值计算
分类号: U231.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

如何解决工程建设中的速度、质量、效益问题始终成为人们关注的焦点。建筑工业化是当代建筑技术发展趋势之一，目前许多国家都把预制化作为技术发展的一个重要标志，但国内对地下装配式结构的研究还处于起步阶段。在装配式车站结构技术中，接头(接缝)构造、构件划分、结构断面形式优化、整体防水方案、装配吊装、支护方案确定及辅助措施设计、施工顺序、结构内力变化规律等是一个系统工程，他们之间相互制约，互为条件。结合课题“地铁装配式地下车站可行性研究”，采用设计方案对比和数值模拟分析的方法，对明挖装配式车站结构的设计方案进行优化，并对地铁车站在施工过程中的力学特性进行可行性分析：对目前接头的构造型式和接头力学模型进行分析。在此基础上对两种车站结构提出接头设计方案，并假定的两种接头的有效抗弯刚度系数进行结构计算，对比两种车站结构方案的力学特性。同时亦从现场装配条件、施工便捷程度、使用功能以及装饰效果和经济性等方面进行结构比较，确定拱形结构为初步设计方案。通过逐步变化上部构件刚度提出三种待选拱形方案，对三种结构方案进行数值计算，分析是否到达了方案的预期设想，从而达到对拱形方案形状优化的目的。对最终选定的拱形方案进行施工方案的研究，包括对施工前期准备、基坑开挖、支护形式选择、构件吊装、拼装顺序及辅助设置设计等方面的研究。在施工方案研究的基础上，建立车站三维有限元计算模型，对车站结构施工过程进行模拟。得到纵向拼装施工过程中装配式结构的内力变化规律，并确定了施工的影响范围，同时也找出纵向装配施工过程中连续墙的位移变化规律。证明了施工方案的可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-27
  1.1 装配式结构的应用现状  9-13
  1.2 装配式衬砌的研究现状  13-25
    1.2.1 地下结构设计理论的发展  13-17
    1.2.2 地下结构的衬砌设计方法  17-19
    1.2.3 衬砌接头力学模型的发展  19-22
    1.2.4 衬砌接头刚度研究的发展  22-23
    1.2.5 明挖装配式地铁车站结构应用的技术关键  23-25
  1.3 本文研究的内容及研究路线  25-27
第2章装配式车站接头构造形式及其力学计算模型  27-42
  2.1 装配式车站接头(缝)构造设计的一般原则  27
  2.2 接头构造的基本类型  27-32
    2.2.1 螺栓连接的接头构造  27-29
    2.2.2 整体现浇接头的连接  29-30
    2.2.3 榫式连接的接头构造  30-31
    2.2.4 榫槽式接缝  31-32
  2.3 结构计算模型浅析  32-41
    2.3.1 接头力学模型与抗弯刚度  32-36
    2.3.2 衬砌结构设计方法  36-38
    2.3.3 装配式地铁车站结构计算模型  38-41
  2.4 本章小结  41-42
第3章明挖装配式地铁车站结构型式的选择  42-66
  3.1 工程背景  42
  3.2 装配式车站的两种结构方案的提出  42-46
  3.3 矩形和拱形方案的接头设计  46-50
    3.3.1 矩形结构构件的连接方式设计  46-48
    3.3.2 拱形结构构件的连接方式  48-50
  3.4 结构及接头(接缝)防水设计浅析  50-53
    3.4.1 结构整体防水方案  51-52
    3.4.2 接头(接缝)面防水  52-53
  3.5 不同结构型式的力学特性计算分析与比较  53-62
    3.5.1 荷载组合  53-55
    3.5.2 结构计算模型的建立  55-56
    3.5.3 拱形和矩形结构方案的力学特性分析  56-62
  3.6 两种结构方案其他方面的比较  62-64
    3.6.1 构件预制和现场装配条件的比较  62
    3.6.2 使用功能和装饰效果上的比较  62-64
  3.7 本章小结  64-66
第4章装配式双层拱形车站结构形状的设计优化  66-75
  4.1 拱形结构的三种比选型式  66
  4.2 三种拱形结构方案以及各自尺寸  66-69
  4.3 三种拱形结构方案的力学特性计算分析与比较  69-73
    4.3.1 荷载组合  69
    4.3.2 结构计算模型的建立  69-70
    4.3.3 三种拱形结构型式的内力分析比较  70-73
  4.4 三个拱形方案其它相关方面的比较  73
    4.4.1 构件预制和装配方面的比较  73
    4.4.2 结构分块重量的比较  73
    4.4.3 使用空间上的比较  73
  4.5 本章小结  73-75
第5章明挖装配地铁车站结构施工方案研究及施工过程力学特性分析  75-101
  5.1 结构方案的初步确定  75-82
    5.1.1 基坑支护方案的初步确定  75-76
    5.1.2 施工前的准备  76
    5.1.3 主体结构的施工过程  76-82
  5.2 地铁车站结构施工过程的力学特性分析  82-99
    5.2.1 施工过程的三维力学模型建立  82-86
    5.2.2 计算结果及分析  86-99
  5.3 本章小结  99-101
结论  101-104
致谢  104-105
参考文献  105-108
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  108

明挖装配式地铁车站结构设计优化及施工过程力学特性研究

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