上海轨道交通8号线二期u型梁高架结构优化设计【】课件

1、上海轨道交通8号线二期Jean Charles VollerySYSTRA亚太地区土建项目负责人U型梁高架结构优化设计Haythem AmamiSYSTRA结构工程师 8号线U型梁高架优化设计现场协调人 1SYSTRA公司简介 No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA2法国SYSTRA公司业绩遍及世界140多个国家，250多个城市 June 20063Banques银行投资RATP Group(巴黎大区地铁-公交总公司)SNCF Group(法国国营铁路总公司)投资创建SYSTRA36%36%2

2、8%72%SYSTRA技术资源由法国国营铁路总公司(SNCF)和巴黎大区地铁-公交总公司(RATP)共同创建4主要服务内容 项目管理 BOT & PPP 技术培训 技术支持 软件研发: Railsim，Cube (与Citilabs合作) 施工监理与设备监造 测试和系统联合调试 交通规划 可行性研究 交通网络的重建与改建 方案设计与初步设计 详细（施工）设计 基础设施与建筑工程 62005年公司营业额地区分布情况 23%25%1.706 亿欧元35%17%7SYSTRAU 型梁高架结构应用实例 No communication or reproduction without prior aut

3、horisation of SYSTRA9插入业绩图片110插入业绩图片211插入业绩图片312插入业绩图片413上海轨道交通8号线U型梁高架结构优化设计No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA148号线U型梁高架结构优化设计引言No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA16SYSTRA借助其在各地同类项目中积累的经验，同时结合8号线的实际情况提出优化设计建议。优化设计的总体目标是： 加快施工速度，

4、 确保工程质量， 统一高架结构形式，加强与城市景观的协调,降低建设成本。引言在项目中最大化采用U型高架结构17土建工程计划于2007年10月底完工 项目总长 : 6.347km 车站长度（4座）： 137m x 4 = 0.548 km 区间长度 : 6.347km 0.548km = 5.799km 标准跨径：30米特殊跨径：道岔/交叉渡线区没有困难曲线半径项目概况 19项目的总体条件初步设计：大U ：区间小U：车站和进入车站的区段箱梁：连接车辆段的交叉渡线区 特殊大 U ：与小 U的过渡2个区段的结构设计不同20II - 8号线U型梁高架结构优化设计 SYSTRA优化设计No commun

5、ication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA21II - 8号线U型梁高架结构优化设计2.1. 标准跨的设计No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA22 2.1.1. 区间的标准跨设计 采用预制小梁结构 30m 标准跨径 (局部可调整)可方便地缩短跨径可方便地加长跨径23区间型梁结构标准断面30m 跨径Plan10624平面图plan201曲线段采用相同的设计26外观效果图27标准断面详细布置Low Voltage强电

6、电缆弱电电缆plan20229预应力钢束的布置Plan204,2067 x T159 x T1530plan2047 x T159 x T153130m30m最长至10m超出米标准跨径的情况采用扩展盖梁32施工方法2台起重机吊装 150吨的预制梁现场预制采用标准设备进行施工33台湾内湖线预制梁吊装 -1 小时完成孔小34台湾内湖线预制梁吊装 -1 小时完成孔小35台湾内湖线36 2.1.2 车站标准跨采用预制小结构37plan2238紧急疏散395.224m4.713m40Plan24,2541II - 8号线U型梁高架结构优化设计2.2. 特殊跨的设计航天公园站前后道岔区No communi

7、cation or reproduction without prior authorisation of SYSTRA42采用现场浇筑的特殊型梁结构符合轨道的要求,尽可能采用统一的高架结构，减少特殊结构,改善城市景观， 方便施工， 满足桥下净空要求。 43 2.2.1. 航天公园站前采用现场浇筑的特殊型梁结构44总体布置plan11045断面图plan11246断面图plan11247 2.2.2. 航天公园站后采用现场浇筑的特殊型梁结构48总体布置plan11449断面图Plan115,11650III - 8号线U型梁高架结构优化设计结构计算No communication or rep

8、roduction without prior authorisation of SYSTRA51 3.1. 设计依据523.1. 设计依据材料：混凝土：C55, 其中 fc = 37 MPa, fct = 3.3 MPa, Ec = 3.6x104 MPa c = 25 kN/m3钢筋：HRB335, 其中fs = fs = 335 MPa, Es = 2.0 x105 MPa预应力钢束：fpk = 1860 MPa (fp = 0.9fpk = 1674 MPa), Es = 1.95x105 MPa钢束的截面积： 139 mm (锚具OVM 15A-1)控制张拉应力 f=0.75x0.9

9、3x1860=0.70 x1860=1300 MPa 荷载：二期恒载(SIDL): 2.53t/m活载（LL）: 14t/essieu冲击系数（Impact factor）: 1.18离心力（Centrifugal Force）风载（Wind）温度作用（Temperature effect）特殊荷载：地震力，断轨力，离车冲击力 53 3.2. 结构计算543.2.结构计算使用有限元模型（Robot板壳单元）考虑列车轮载下的局部作用使用有限元模型（杆单元）来考虑恒载及预应力作用（底板整体挠曲） 553.2. 结构计算列车荷载 用于计算跨中的最大弯矩 563.2. 结构计算 列车荷载 跨中变形最大

10、DZ 573.2.结构计算跨中标准断面： 58 3.2.结构计算S = 1.989 mIy = 0.757 m4;vz_sup = 1.152 m vz_inf = 0.648 mIz = 6.765m4; vy_int = 2.582 m vy_ext = 2.642 m593.2.结构计算跨端断面：60 3.2.结构计算端横梁厚度: 313mmS = 2.349 mIy = 0.884 m4;vz_sup = 1.250 m; vz_inf = 0.610 mIz = 7.621 m4; vy_int = 2.582 m ;vy_ext = 2.642 m613.3. 设计检算和结果 杆单

11、元模型：DZ=1.088cmDZlim=2880/2000=1.44cm623.3. 设计检算和结果板单元模型: Dz= -1.011cm ，规范要求 Dzlim=L/28.8=1.44cm633.3.设计检算与结果横向自振频率： 在计算横向自振频率时，我们考虑了基础刚度以及相邻两跨（标准跨径30米）的质量，计算结果： F=4.14 Hz ，中国地铁设计规范要求：Flim=90/28.8=3.155 643.3.设计检算与结果对前种振动模式的研究 自振频率各个方向上参与的质量653.3. 设计检算和结构二阶振型（横向）频率： f=4.14HZ66 3.3.设计检算与结果预应力度标准跨单线型梁位

12、置cObs. limit检算结果跨中-10.911.31.04腹板0.7OK1/4 跨-9.0511.41.260.7OK跨中-12.6611.30.89底板0.7OK1/4 跨-10.8111.41.05考虑局部作用0.7OK673.3.设计检算与结果强度检算截面位置 荷载组合 计算弯矩抗力弯矩KKmin检算结果（kN.m）（kN.m）跨中强度检算 112732276922.172OK强度检算 214321.11276921.931.8OK1/4 跨强度检算 19822276922.812OK强度检算 211033.89276922.51.8OK683.3.设计检算与结果U型梁上缘的应力 =

13、15.9 MPa （主力荷载组合下的应力）693.3.设计检算与结果U型梁上缘的应力 =16.14 MPa （主力附加力荷载组合下的应力）703.3.设计检算与结果U型梁下缘的应力 =0.425 MPa（主力荷载组合下的应力）713.3.设计检算与结果U型梁下缘的应力 =0.291 MPa （主力附加力荷载组合下的应力）723.3.设计检算与结果结构下缘恒载+预应力作用下的应力： SW+SIDL+P结构上缘733.3.设计检算与结果U型梁底板下缘仅活载作用下的应力： 有限元模型底板下缘743.3.设计检算与结果U型梁底板上缘=(9.88-3.83)*0.23/1.80+3.832.59x1.1

14、8=1.54 MPa 仅活载作用下的应力： 有限元模型底板上缘753.3.设计检算与结果抗裂检算：底板顶面最大混凝土应力： = 1.54 MPa （压应力）底板底面最大混凝土应力： = -0.49 MPa (拉应力)局部出现拉应力，即使在考虑抗裂系数的情况下，我们仍可确保控制在1.0MPa以内，没有超出0.7fct=2.1MPa的规范要求，因此，结构是安全的。 76IV - 8号线U型梁高架结构优化设计与初步设计的比较 No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA77最大化采用统一的高架结构形式， 改善城市景观,降低工程造价， 加快施工速度， 确保工程质量。 优化设计的目的78初步设计优化设计大 U 65% 2%小 U 20% 97%箱梁其他 15% 1%标准跨： 小U跨径30米