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地铁车站交通疏解钢便桥应用及数值分析研究

作　者: 孙洪岩
导　师: 杨平
学　校: 南京林业大学
专　业: 森林工程
关键词: 地铁车站施工交通疏解钢便桥有限元分析挠度应力监测
分类号: U448.19
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文以在建南京地铁二号线一期工程新街口车站施工期地面交通疏解所采用的钢便桥为工程背景。文章首先对地铁车站施工期现有地面交通疏解方案进行了比选,在此基础上采用三维有限元软件ANSYS对所用钢桁架进行了结构计算,分析表明所采用的钢桁架合理可靠,满足设计要求;其次,采用ANSYS进行数值模拟研究。研究发现:a、随横梁间距D增大,由汽车荷载引起的钢桁架最大挠度、弦杆最大轴向力、斜杆最大轴向力以及最大支座反力均近似呈线性函数增大;b、横梁间应逐桁设置剪刀撑支撑以提高结构的整体受力性能;c、随横梁跨径L增大,由汽车荷载引起的钢桁架最大挠度近似呈线性函数增大,而钢桁架弦杆最大轴向力、斜杆最大轴向力以及最大支座反力均基本保持不变;d、横梁最大使用间距D_max由抗剪方面要求控制,而横梁最大使用跨径L_max则由容许挠度方面要求控制。在城—B级汽车荷载作用下,对于横梁跨径24的钢桁架Dm ax应不大于1.90m,而对于横梁间距0.9m的钢桁架L_max应不大于48.8m;最后,对所采用的钢桁架承载试验、施工工艺以及现场监测进行了详细研究。通过以上研究表明该种钢桁架结构具有良好的工作性能以及足够的安全性,可以作为一种新型临时路面系统在地铁车站施工中推广使用。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-19
  1.1 课题研究的背景及意义  10
  1.2 地铁施工期交通疏解研究现状  10-12
  1.3 装配式钢桥应用及研究现状  12-16
    1.3.1 装配式钢桥的应用现状  12-14
    1.3.2 装配式钢桥的研究现状  14-16
  1.4 课题依托的工程项目  16-18
  1.5 课题的研究内容  18
  1.6 课题的研究方法  18-19
2 新街口地铁车站施工期地面交通疏解方案比选  19-31
  2.1 新建车站地理环境与施工期地面交通疏解  19-21
  2.2 车站施工期现有地面交通疏解临时路面系统  21-23
    2.2.1 梁柱式临时路面系统  21
    2.2.2 军用梁临时路面系统  21
    2.2.3 “321”贝雷梁临时路面系统  21-22
    2.2.4 三种临时路面系统的比较  22-23
  2.3 新建车站原临时路面系统设计方案  23-24
  2.4 新型临时路面系统优化设计方案  24-30
    2.4.1 钢便桥的结构布置  24-27
    2.4.2 钢便桥的结构计算  27-30
    2.4.3 结论  30
  2.5 交通管理措施  30-31
3 钢便桥静载试验与结果分析  31-37
  3.1 静载试验概述  31-32
  3.2 加载方案的选择  32-33
    3.2.1 加载设备的选用  32
    3.2.2 加卸载程序的选定  32
    3.2.3 加卸载时间的确定  32-33
  3.3 测点布置  33-34
  3.4 试验数据结果分析  34-37
    3.4.1 挠度结果分析  34-36
    3.4.2 应力结果分析  36
    3.4.3 静载试验结论  36-37
4 钢便桥受力性能的数值模拟研究  37-61
  4.1 钢便桥建模  37-39
    4.1.1 单元选择  37-38
    4.1.2 定义材料属性  38
    4.1.3 定义横截面  38
    4.1.4 边界条件的模拟  38-39
    4.1.5 钢便桥空间有限元模型  39
  4.2 数值分析与静载试验验证  39-41
    4.2.1 静载试验数值分析模型  39-40
    4.2.2 结果分析  40-41
  4.3 钢便桥受力性能单因素敏感性分析  41-55
    4.3.1 加载荷载的选择  41
    4.3.2 横梁间距D 对钢便桥受力性能的影响分析  41-46
    4.3.3 横梁间剪刀撑设置方式对钢便桥受力性能的影响分析  46-51
    4.3.4 横梁跨径L对钢便桥受力性能的影响分析  51-55
  4.4 关于横梁最大使用间距D_(max) 的研究  55-58
    4.4.1 模型及加载方案  55
    4.4.2 基于满足钢桁架容许挠度要求的横梁最大使用间距D_(max)  55-56
    4.4.3 基于满足钢桁架抗弯要求的横梁最大使用间距D_(max)  56-57
    4.4.4 基于满足钢桁架抗剪要求的横梁最大使用间距D_(max)  57
    4.4.5 结论  57-58
  4.5 关于横梁最大使用跨径L_(max) 的研究  58-61
    4.5.1 模型及加载方案  58
    4.5.2 基于满足钢桁架容许挠度要求的横梁最大使用跨径L_(max)  58-59
    4.5.3 基于满足钢桁架抗弯要求的横梁最大使用跨径L_(max)  59
    4.5.4 基于满足钢桁架抗剪要求的横梁最大使用跨径L_(max)  59-60
    4.5.5 结论  60-61
5 钢便桥施工工艺的研究  61-66
  5.1 钢便桥的施工顺序  61
  5.2 钢便桥的施工方法  61-62
    5.2.1 冠梁的施工  61
    5.2.2 钢便桥的架设  61-62
    5.2.3 钢便桥的拆除  62
  5.3 钢便桥的预拱方案  62-63
  5.4 钢便桥的出土口方案  63-64
  5.5 钢便桥特殊部位的处理  64-66
    5.5.1 横梁刚度变化处的处理  64
    5.5.2 临时路面和桥面衔接处的处理  64
    5.5.3 在端头井处临时便桥基础的处理  64-66
6 钢便桥现场监测及数据分析  66-79
  6.1 监测目的  66
  6.2 监测项目  66
  6.3 监测点布设  66-69
    6.3.1 钢桥面沉降观测点的布设  68
    6.3.2 横梁应力测点的布设  68-69
    6.3.3 横梁支座反力测点的布设  69
  6.4 监测方法  69-70
    6.4.1 钢桥面沉降的监测方法  69-70
    6.4.2 横梁应力的监测方法  70
    6.4.3 横梁支座反力的监测方法  70
  6.5 钢便桥现场监测数据分析  70-78
    6.5.1 北半幅钢便桥通车监测数据分析  70-74
    6.5.2 全幅钢便桥通车监测数据分析  74-78
  6.6 钢便桥其他安全措施  78-79
7 结论与建议  79-81
  7.1 结论  79
  7.2 建议  79-81
参考文献  81-84
详细摘要  84-87

地铁车站交通疏解钢便桥应用及数值分析研究

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