线换乘车站换乘节点结构计算分析

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1、专业知识分享版摘要:研究目的:一个城市的轨道交通路网，必然存在着两线或两线以上的相交，构成了多种形式的换乘。同时还要考虑与地面铁路客站、航空站、地面大型公交枢纽站、轮船码头和公路客站等接近换乘。由此，换乘车站是地铁车站的重要枢纽站，设计分析均较为复杂。重庆地铁6号线一期工程冉家坝车站为三线换乘车站，需要对换乘节点区域进行三维分析，为设计提供理论依据，保证车站结构的安全。研究结论:本文结合冉家坝车站的三维模型分析，提出了换乘节点区域应力配筋的设计方法;根据换乘节点厚板的受力特点，提出了双向板布置模式;根据中柱受力情况，提出了型钢混凝

2、土柱方案;根据TBM过站模拟的分析，提出了轨行中板的TBM荷载用临时支撑承载与结构使用功能的永久荷载结构承重的方案。关键词:换乘地铁车站;预留节点;结构内力;应力集中;轨行中板一个城市的轨道交通路网，存在着两线或两线以上的相交，构成了多种形式的换乘。同时还要考虑与地面铁路客站、航空站、地面大型公交枢纽站、轮船码头和公路客站等接近换乘。同时，换乘站的两条及多条线路大多不同步实施，应在近期工程中考虑必要的预留工程，其规模视车站所处工程地质及水文地质条件，以尽可能减少近期工程投资，同时又不给远期工程的实施与地铁安全运营造成过大困难和投资

3、的无谓增大为原则。由此，有条件的将换乘节点一次做成。冉家坝车站即为该线路的重要枢纽站，换乘关系多，结合上部物业开发，预留节点多，设计分析均较为复杂。其中预留的环线为规划中远期实施的车站在近期实施的车站下方通过，为避免后期施工的车站在近期车站运营后下穿施工的风险，减少对运营的影响，并减少一次建成后因不确定性所引起的废弃工程，需同期完成中远期换乘节点范围的结构施工，同时预留后期施工条件。本文对前面所提到的换乘站，换乘预留节点部分进行研究，提出相应的解决方案。1工程概况冉家坝车站为三线换乘站，站内5、6号线形成南北向平行同台换乘;与规划

4、路下东西走向的环线十字交叉岛侧换乘，6号线与5号线在上，环线在下。车站主体为地下六层，节点区七层。地下一至三层为商业开发，地下四层为站厅层，地下五、六层为5、6号线站台层，地下七层为环线站台层，车站全长227．4m，标准段宽度30．26m，总建筑面积58633m2，设10个出入口和3组风亭。在本车站的换乘节点处，结构纵横尺寸比例接近，电扶梯、楼梯孔洞及环线换乘通道集中在一起，结构受力复杂，采用平面计算模型难以有效反应实际受力状况，根据地铁规范的要求，采用三维空间计算模型对结构进行计算分析。中远期规划的环线车站暂考虑与6号线的车站标

5、准相同，预留换乘节点车站的总平面图、底板、中板布置图及物业开发层结构平面布置如图1～图4所示，预留换乘节点横、纵断面图如图5、图6所示。使命：加速中国职业化进程专业知识分享版采用有限元计算程序，建立预留换乘节点处结构的空间计算模型，可以得到结构的受力状况。2计算理论根据本车站主体结构的明挖顺作施工工法，本车站计算模型采用荷载－结构模型。对于地铁车站结构，一般可以采用板(壳)单元或墙单元模拟各层板及侧墙，而柱、纵梁采用梁单元模拟。MIDAS/Gen梁单元的理论依据是TimoshenkoBeamTheory，它具有拉、压、剪、弯、扭的

6、变形刚度，梁单元的每一个节点都具有三个方向的线形移动位移和三个方向的旋转位移，每个节点具有6个自由度。本结构墙、板计算采用厚板单元，其理论依据为Mindlin－PlateTheory，这种单元具有平面内抗压、抗拉及抗剪刚度和厚度方向的抗弯及抗剪刚度。3模型计算根据车站结构换乘节点区域的结构形式，采用MIDAS程序，建立空间计算模型，可以得到车站节点范围板、墙、柱、梁构件的受力状况，中板开洞处的应力分布情况。3．1模型建立顶、中、底板及换乘节点底板及各侧墙作为板壳单元，结构纵梁、柱作为三维梁单元，按照相接节点位移(三平动、三转动)相

7、同于板壳单元连接，端部方向分别加以水平弹簧约束。主体结构与围护结构间采用回填处理，围护结构为灌浆锚杆网喷混凝土支护模式，侧墙两侧按静止土压力考虑;底板与地层间的抗力由两端铰接链杆模拟，只传递压力，产生拉力时链杆不起作用。在空间计算模式下，能反应结构构件间的空间共同作用，可以充分考虑板、梁变形及侧墙弯曲变形的影响，接近实际结构受力状况。为减少单元及缩短计算时间，在计算模型中不建立围护结构的单元。不考虑围护结构承受水土压力，将水土压力全部作用在侧墙上。因车站换乘节点范围较大，考虑应力影响范围，选取节点范围向各边延伸不小于50m的结构长

8、度参与计算，换乘节点的结构计算模型如图7所示。3．2计算荷载3．2．1永久荷载(1)结构自重;(2)覆土重;(3)侧向水岩(土)压力，岩(土)侧压力系数及地基基床系数按地勘资料提供的参数采用;(4)设备荷载;(5)车站主体上部商业用房恒载;(6)水