车辆段、停车场大盖结构选型研究_李琳桢.pdf

广东土木与建筑GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2023年2月第30卷 第2期FEB 2023Vol.30 No.2DOI:10.19731/j.gdtmyjz.2023.02.009作者简介：李琳桢（1996-），女，硕士，助理工程师，主要从事轨道交通建筑结构研究。基金项目：中国铁路设计集团有限公司科技开发课题（2021BHN202）E-mail：0引言随着轨道交通项目的发展，地铁的车辆段、停车场等建设得日益增多。已建成的车辆段、停车场大盖基本都为混凝土结构，但不同项目具体的结构形式又有所区别。例如柱有采用混凝土柱、型钢混凝土柱、钢管混凝土柱等。同时，各种不同结构形式的车辆段、停车场大盖，工程造价指标也有所差异。故在初步设计时通常需要针对未确定的上盖条件的各种情况进行分析比较，以确定经济合理的结构形式。目前，针对车辆段大盖主要的研究方向集中在上部开发方案相对确定的情况下，如何快速选出安全、经济、合理、适用的结构体系1，2。而缺少在上部开发方案未定时的相关研究。基于此，本文旨在项目初步设计阶段，上部开发方案未定或暂时无概念方案的情况下，如何根据假定条件去选择大盖的结构形式，以稳定初步设计同时满足后期建设条件。通过计算分析、对比归纳总结的方式确定不同条件下车辆段、停车场大盖的合理结构形式。为后续的工程建设提供结构选型依据，节约后续项目结构选型研究工作时间，确保后续工程项目的结构经济合理。1车辆基地大盖结构的相关参数1.1影响车辆基地大盖结构的主要因素车辆基地大盖作为盖上开发建设的基底平台，大盖结构形式主要受盖下柱网尺寸、盖上开发的荷载条件影响。即影响车辆基地大盖结构的主要因素为横向跨度、纵向柱距、上盖开发条件3。其中深圳地铁部分车辆段、停车场调研情况如表1所示4-5。横向柱距是指车辆基地运用库、检修库垂直股道方向的柱距。该方向柱距主要受车辆基地的股道布置影响。以停车列检库为例，根据 地铁设计规范：GB 501572013 第27.3.14条，列检库内股道的最小线间距为4.9 m，股道中心线到旁边柱边的最小距离为2.95 m。横向柱距与股道的关系如表2所示。已有研究表明，既有车辆段、停车场主要采用横向跨两股道和三股道两种形式，根据柱子尺寸不同，具体柱距数值稍有偏差。本文研究统一选取横向跨两股道柱距为12.5 m、横向跨三股道柱距为17.5 m。具体横跨股道数与柱距对应关系如表2所示。车辆段、停车场大盖结构选型研究李琳桢（中国铁路设计集团有限公司华南分公司深圳518052）摘 要：地铁的车辆段、停车场等在轨道交通建设中有着不可或缺的重要性。为快速选出安全、经济、合理、适用的车辆段等结构形式，提高设计建设生产效率。通过计算分析、对比归纳总结的方式，发现影响车辆基地大盖结构的主要因素为横向跨度、纵向柱距、上盖开发条件。研究表明，随着横向跨股道、纵向柱距及上盖开发高度的增加，柱子截面预估尺寸不断增大。当采用横向跨三股道、纵向柱距10.5 m、上盖开发高度为120 m时，柱子截面预估尺寸为2 200 mm3 500 mm；混凝土、钢筋、钢材用量约为0.90 m3/m2，165 kg/m2，90 kg/m2。研究可为后续的工程建设提供结构选型依据，确保工程的结构经济合理。关键词：地铁；车辆段；大盖结构；上盖开发；结构选型中图分类号：TU391文献标志码：A文章编号：1671-4563（2023）02-037-03Study on the Selection of Large Cover Structure in Rolling Stock DepotStudy on the Selection of Large Cover Structure in Rolling Stock DepotLI Linzhen（China Railway Design CorporationShenzhen 518052，China）AbstractAbstract：The depot and parking lot of metro are of indispensable importance in the construction of rail transit.In order to quickly select the safe，economic，reasonable and applicable structure forms of rolling stock depot，improve the design，construction and production efficiency.Through calculation，analysis，comparison and summary，finds that the main factors affecting the structure of vehicle base cover aretransverse span，longitudinal column distance and the development conditions of the cover.The results show that the estimated size of column section increases with the increase of transverse cross passage，longitudinal column distance and the height of the upper cover development.The estimated size of column section is 2 200 mm3 500 mm when the transverse span is 3 passages，the longitudinal column distanceis 10.5 m，and the development height of the upper cover is 120 m.Concrete，steel，steel consumption is about 0.90 m3/m2，165 kg/m2，90 kg/m2.The research provides the basis for the structure selection of the subsequent engineering construction and ensures the economic andreasonable structure of the project.Key wordsKey words：subway；car depot；large cover structure；top cover development；selection of the structure37李琳桢：车辆段、停车场大盖结构选型研究FEB 2023 Vol.30 No.22023年2月 第30卷 第2期纵向柱距是指车辆基地运用库、检修库顺股道方向的柱距。该方向柱距一般不受车辆基地的工艺布置限制，可以根据盖上条件适当调整。已有研究表明，大部分车辆基地的纵向柱距选择为6.0 m、7.5 m、9.0 m，也有部分车辆基地纵向柱距结合上盖物业开发配套小汽车库的停车位设置取值为8.4 m、12.4 m。本文选取纵向柱距分别为7.5 m、9.0 m、10.5 m进行对比分析。上盖条件即车辆基地大盖上方的荷载条件。车辆基地大盖结构设计时需根据盖上的开发方案，确定荷载条件，进行计算分析。本文研究选取覆土1.5 m，上盖开发建筑总高50 m，上盖开发建筑总高90 m，上盖开发建筑总高120 m四种上盖条件进行对比分析。1.2车辆段、停车场大盖的主要技术标准结构设计使用年限、抗震等级是车辆段、停车场大盖最重要的设计标准。一般房屋的设计使用年限为50年，但由于车辆基地大盖的建设与盖上物业开发的实施不同期6，因此车辆段大盖的设计使用年限可考虑盖上物业开发滞后建设的年限，适当延长。抗震等级与结构体系、建设地点的抗震设防烈度、建筑高度等有关。而车辆基地大盖与盖上物业开发分期建设时，可根据不同使用阶段分别设计，分段考虑设计工作年限及受荷条件7。本文以深圳地区为例，车辆段、停车场大盖结构体系为框架结构，对应不同的上盖条件，设计使用年限与抗震等级，大盖荷载取值如表3、表4所示。2车辆段、停车场大盖结构选型研究本章节通过利用 PKPM、MIDAS 等结构计算软件7-9，针对在上盖覆土 1.5 m、上盖开发高度 50 m、90 m、120 m 四种开发条件，横向柱距 12.5 m、17.5 m两种情况，纵向柱距 7.5 m、9.0 m、10.5 m 三种情况。三种因素组合的不同工况下进行建模分析计算，得出柱子截面预估尺寸及造价估算指标，为后续的工程建设提供结构选型依据，节约项目结构选型研究工作时间，确保后续工程的结构经济合理。不同上盖开发条件下的模型如图1所示。依据建模计算10，在初期方案研究时可根据上盖条件、柱网情况选取柱子截面尺寸（适用于抗震设防烈度为 7 度 0.1g 地区）。柱子截面预估尺寸选用如表5所示。同时，根据上盖条件、柱网情况对应的土建工程量，可参考确定大盖结构（不含基础）的估算指标表1深圳地铁部分车辆段、停车场调研情况Tab.1Survey of Some Car Depots and Parking Lots of Shenzhen Metro车辆基地名称前海车辆段蛇口西车辆段塘朗车辆段横岗车辆段龙华车辆段松岗车辆段观澜停车场龙城公园停车场长圳车辆段昂鹅车辆段机场东车辆段赤湾停车场坪地停车场所属线路1号线2号线5号线3号线4号线11号线4号线三期16号线6号线14号线12号线12号线3号线东延运用库或检修库柱网（垂股道顺股道）12.6 m6.0 m17.0 m9.0 m13.3 m6.0 m21.0 m12.8 m15.15 m10.0 m12.2 m7.2 m12.1 m9.0 m12.0 m7.5 m12.2 m9.0 m12.0 m8.4 m12.4 m9.0 m12.6 m9.0 m13.0 m9.0 m柱截面尺寸（垂股道顺股道）800 mm1 600 mm2 000 mm3 000 mm1 400 mm1 600 mm1 800 mm1 800 mm2 000 mm2 500 mm1 500 mm1 500 mm1 500 mm1 400 mm1 000mm1 000 mm1 800 mm1 800 mm（SRC）1 200 mm2 000 mm（SRC）1 600 mm2 000 mm（SRC）1 600 mm2 800 mm（SRC）2 000 mm3 000 mm（SRC）上盖条件盖上610层住宅盖上住宅，总高小于55 m盖上住宅14层，总高小于55 m盖上住宅12层盖上住宅914层盖上住宅11层，总高小于55 m初期覆绿，按覆土1.5 m；预留远期开发条件，总高小于50 m公园绿化，覆土2.5 m盖上住宅11层盖上住宅15层，总高小于60 m盖上住宅，总高88 m盖上住宅，总高120 m盖上住宅，总高150 m表2横跨股道数与横向柱距对应关系Tab.2The Corresponding Relationship between the Number of Crossings and the Transverse Column Distance横跨股道数一股道两股道横向柱距（柱宽b）b+5.9 mb+10.8 m横跨股道数三股道四股道横向柱距（柱宽b）b+15.7 mb+20.6 m表3上盖条件与技术标准对应关系Tab.3Corresponding Relationship between Top CoverConditions and Technical Standards序号1234上盖条件覆土1.5 m上盖开发建筑总高50 m上盖开发建筑总高90 m上盖开发建筑总高120 m技术标准设计使用年限 50 年，耐久性设计年限50年，抗震等级三级设计使用年限 50 年，耐久性设计年限100年，框支柱抗震等级为一级、框架梁抗震等级为二级设计使用年限 50 年，耐久性设计年限100年，框支柱抗震等级为特一级、框架梁抗震等级为一级设计使用年限 50 年，耐久性设计年限100年，框支柱抗震等级为特一级、框架梁抗震等级为一级38广东土木与建筑FEB 2023 Vol.30 No.22023年2月 第30卷 第2期如表6所示。3结语本文通过对已有车辆段、停车场大盖结构的分析对比，选取大盖结构常用的横向跨度、纵向柱距、上盖开发条件，通过建模分析了车辆段、停车场大盖的主要技术标准及综合经济性等。研究表明，随着横向跨股道、纵向柱距及上盖开发的高度的增加，柱子截面预估尺寸不断增大。当采用横向跨三股道、纵向柱距为 10.5 m、上盖开发高度为120 m时，柱子截 面 预 估 尺 寸 为 2 200 mm图1模型轴测示意图Fig.1Model Axonometric Diagram上盖覆土1.5 m厚上盖开发高度120 m上盖开发高度90 m上盖开发高度50 m表5柱子截面预估尺寸选用Tab.5Column Section Estimated Size Selection注：柱子截面尺寸为横向h纵向b（mmmm）。柱网上盖覆绿（覆土1.5 m厚）上盖开发50 m上盖开发90 m上盖开发120 m横向跨2股道（横向柱距约12.5 m）纵向柱距7.5 m800800（RC）1 2001 600（RC）1 4002 200（SRC）1 6002 400（SRC）纵向柱距9.0 m800900（RC）1 3001 800（RC）1 5002 400（SRC）1 8002 800（SRC）纵向柱距10.5 m8001 000（RC）1 4001 900（RC）1 7002 700（SRC）1 9003 000（SRC）横向跨3股道（横向柱距约17.5 m）纵向柱距7.5 m900900（RC）1 4002 000（RC）1 7002 500（SRC）1 9003 000（SRC）纵向柱距9.0 m9001 000（RC）1 5002 300（RC）1 8002 900（SRC）2 0003 300（SRC）纵向柱距10.5 m9001 100（RC）1 7002 500（RC）1 9003 200（SRC）2 2003 500（SRC）表6大盖结构（不含基础）估算指标参考Tab.6Reference for Estimation Index of Large Cover Structure（Excluding Foundation）柱网上盖覆绿（覆土1.5 m厚）上盖开发50 m上盖开发90 m上盖开发120 m横向跨2股道（横向柱距约12.5m）纵向柱距7.5 m每平米混凝土用量约0.6 m3/m2；每平米钢筋用量约105 kg/m2；每平米混凝土用量约0.55 m3/m2；每平米钢筋用量约95 kg/m2；每平米混凝土用量约0.75 m3/m2；每平米钢筋用量约130 kg/m2；每平米钢材用量约75 kg/m2；每平米混凝土用量约0.83 m3/m2；每平米钢筋用量约155 kg/m2；每平米钢材用量约90 kg/m2；纵向柱距9.0 m纵向柱距10.5 m横向跨3股道（横向柱距约17.5m）纵向柱距7.5 m每平米混凝土用量约0.7 m3/m2；每平米钢筋用量约130 kg/m2；每平米混凝土用量约0.6 m3/m2；每平米钢筋用量约110 kg/m2每平米混凝土用量约0.85 m3/m2；每平米钢筋用量约155 kg/m2；每平米钢材用量约80 kg/m2；每平米混凝土用量约0.90 m3/m2；每平米钢筋用量约165 kg/m2；每平米钢材用量约90 kg/m2；纵向柱距9.0 m纵向柱距10.5 m表4上盖条件与大盖荷载条件对应关系Tab.4Corresponding Relationship between UpperCover Conditions and Large Cover Load Conditions序号1234上盖条件覆土1.5 m上盖开发建筑总高50 m上盖开发建筑总高90 m上盖开发建筑总高120 m大盖荷载条件恒载：（201.5+4）=34 kN/m2；活载：10 kN/m2上盖施工阶段：恒载：5 kN/m2；活载：10 kN/m2上盖使用阶段：恒载：6 kN/m2；活载：8 kN/m2上盖施工阶段：恒载：5 kN/m2；活载：20 kN/m2；计算梁柱时施工活载按45 kN/m2上盖使用阶段：恒载：6 kN/m2；活载：8 kN/m2上盖施工阶段：恒载：5 kN/m2；活载：20 kN/m2；计算梁柱时施工活载按50 kN/m2上盖使用阶段：恒载：6 kN/m2；活载：8 kN/m2（下转第53页）39型为基础，采用熵权法获得其预测结果权重值，进一步对各个单一预测模型结果进行加权处理构建组合预测模型。在此基础上，结合安徽合肥地铁车站7号线基坑实际监测数据对各模型预测效果进行分析，得到如下主要结论：指数模型在沉降初期具有较好的预测精度，但并不能有效实现沉降特征的中长期高精度预测。对于Logistic模型和Gompertz模型而言，在沉降初期，其预测精度相对较低，但在沉降中后期预测精度有所提升。为实现地铁车站地表沉降的高精度预测，以指数模型、Logistic 模型和 Gompertz 模型预测结果的相对误差为数据基础，构建了考虑权重分配的组合预测模型。通过对比分析各单一预测模型和组合预测模型的预测结果，发现组合预测模型可有效结合各单一预测模型的优势，组合预测模型预测精度更高，最终预测结果与实际情况更为接近。参考文献1范多祥，肖红菊，宋学松，等.软土地区坑中坑式基坑工程的变形特性研究 J.四川建材，2020，46（5）：62-63.2冯小婷，吕岩，刘婷婷，等.大粒径卵石层地铁换乘站地表沉降预测 J.科学技术与工程，2022，22（11）：4505-4515.3陈俊生，莫海鸿，刘叔灼，等.深基坑工程施工对紧邻地铁站影响的模拟分析 J.广东土木与建筑，2011，18（10）：42-44.4 刘文豪，黎曦，胡伍生.基于神经网络和双曲线混合模型的高速公路沉降预测 J.东南大学学报（自然科学版），2013，43（S2）：380-383.5 杨涛，戴济群，李国维.基于指数法的分级填筑路堤沉降预测方法研究 J.土木工程学报，2005，38（5）：92-95.6 莫云，岳昊，胡斌，等.基于Logistic预测模型的地铁隧道地表沉降预测研究 J.工程地球物理学报，2010，7（1）：115-119.7 赵明华，龙照，邹新军.基于Logistic曲线和Gompertz曲线的最优组合沉降预测模型及其应用 J.公路交通科技，2007，24（12）：1-4+9.8 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