考虑附加载荷影响的地铁车站转换梁结构施工技术分析.pdf

292：分析2023年5 月江西建材程技术与应用考虑附加载荷影响的地铁车站转换梁结构施工技术杨凯吉林交通职业技术学院，吉林长春130000摘要：为解决转换梁出现明显裂缝的问题，文中提出了考虑附加载荷影响的地铁车站转换梁结构施工技术，搭建预应力临时支撑，承接转换梁结构施工预应力。将铺设的地铁车站转换梁底模板作为承担梁刚度引起预应力变形的构件，考虑到附加载荷的影响，安装车站转换梁转体结构，实现了地铁车站转换梁的高质量施工。分析结果表明，该施工技术的转换梁体顶部总长压缩值更符合理想状态，不易出现梁体裂缝。关键词：附加载荷；地铁车站；转换梁结构；施工技术设计；梁体；钢筋中图分类号：TU354文献标识码：A文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 5-0 2 9 2-0 3Construction Technology of Transfer Beam in MetroStation Considering the Effect of Additional LoadYang KaiJilin Traffic Vocational and Technical College,Changchun,Jilin 130000Abstract:In order to solve the problem of obvious cracks in transfer beam,the construction technology of transfer beam in metro stationconsidering the effect of additional load is put forward.The prestressed temporary support is built to undertake the construction prestressof the transfer beam structure.The formwork at the bottom of transfer beam of subway station is used as a member to bear the prestressdeformation caused by the stiffness of the beam.Considering the effect of the additional load,the transfer beam structure is installed,and thehigh-quality construction of the transfer beam in subway station is realized.The results show that the total compression value of the transferbeam top is more in line with the ideal state,and the cracks are not easy to appear.Key words:Additional load;Subway station;Transfer beam structure;Construction technology design;Beam body0引言地下空间有着巨大的发展潜力，地铁能够为人们提供更加快捷安全的交通环境1。随着地下空间开发的逐渐深人，地下与地面环境越来越复杂，地下管线、地下土层、地下水等问题严重制约了地下空间的发展。地铁建设主要包括地铁车站施工与地铁区间施工两部分。在地铁车站施工过程中，为了满足地层上方建筑与地铁功能的要求，需在建筑与地铁区间连接处设置转换梁。转换梁的设置，能承接上部建筑结构载荷，保证上层结构的稳定性2 。同时，可保证地铁建设区间的稳定性。由此可见，转换梁的施工至关重要。转换梁结构的跨度与载荷较大，该结构的构件截面尺寸相应增加。在预应力较大时，转换梁结构很容易出现裂缝，影响结构的稳定性3 。附加载荷类别较多，主要包括牵引力、温度变化影响力、冻胀力等，与地铁车站上层建筑、土层压力变化等情况有关。在地铁车站区间进行转换梁结构施工时，需考虑地层情况、地下水变化情况等附加载荷对施工的影响，并采取相应措施，有效避免上述载荷影响，为转换梁的高质量施工提供保障。1基于附加载荷的地铁车站转换梁结构施工技术设计1.1搭建预应力临时支撑作者简介：杨凯（198 6-），男，吉林长春人，硕士，实验师，主要研究方向为轨道交通工程技术。在进行转换梁结构施工之前，本文以弹线定位的方式找出转换梁支撑位置，在转换梁支撑位置的底部铺设底部钢筋与工字钢支座4，在工字钢支座上方安装工字钢支撑立柱，搭建出转换梁的临时支撑结构，如图1所示。转换梁工字钢支撑立柱工字钢支座底部钢筋图1临时支撑布置示意图如图1所示，在本次工程中，工字钢与支撑立柱共同起到支撑作用，使转换梁施工更加安全。根据临时支撑的构造形式来看，立柱底部距离地面的高度约3 0 0 mm。沿着水平方向与垂直方向，分别设置调节装置，通过调节底部工字钢支座的大小来调整支撑立柱与工字钢到地面的距离。本次工程中搭建的临时支撑，主要是承接转换梁结构施工预应力，搭接长度并未低于10 0 0 mm。在立柱与工字钢固定的过程中，剪刀撑按照临时支撑的周边与内部状态进行设置，以3 根支撑立柱为分割点，设2932023年5 月江西建材工程技术与应用置连续的剪刀撑，剪刀撑的宽度范围在5 0 0 8 0 0 mm。在垂直结构上，支撑立柱的高度超过了5 0 0 mm，本文在支撑立柱的外侧预留了结构柱的位置，并按照6 0 0 90 0 mm的间距进行布置，结构柱固定节点按2 0 0 3 0 0 mm的间距设置。整个临时支撑结构的固定方式以抱柱为主，有效抵抗周围的形变与预应力。1.2铺设地铁车站转换梁底模板临时支撑结构搭建完成后，进行转换梁底模板的安装工作。梁底模板的拼装、基准定位，以及最终的安装均合理施工5 。模板铺设环节，按照地铁车站的实际情况，分割了多种模板尺寸，按照模板的尺寸拼接成一个完整的模板。梁底模板的铺设是转换梁结构施工的关键步骤，模板结构的偏差控制在1.022.53mm，保证模板的基础固定工作。梁底模板作为承担梁刚度引起预应力变形的构件，其平面简图如图2 所示。M胶合板钢管水方剪刀撑图2梁底模板平面图如图2 所示，本次工程铺设的模板以胶合板为主，在梁底模板的结合处以钢管固定。在梁底模板放置了6 个水方，分别对剪刀撑、胶合板等区域存在的水、施工渣淳进行盛放。胶合板的平面简图如图3 所示。钢管小横杆图3胶合板平面简图图3 为图2 中胶合板的平面简图，其中存在3 个小横杆，2个钢管。按照图纸铺设完梁底模板之后，将转换梁的临时支撑拆除。拆除的顺序以自上而下为主。首先，将梁底支撑的顶丝查出，逐步拆除工字钢、支撑立柱、剪刀撑、底部钢筋、工字钢支座等。由于梁底模板设置了辅墙连接装置，按照逐层拆除的方式进行，拆除的过程中设置围栏结构，并找专人监督，保证临时支撑拆除的安全性。将临时支撑拆除之后，转换梁与梁底模板之间通过连接螺栓连接，转换梁支撑体系并不平衡。因此，在梁底模板与转换梁之间安装了转换梁转体结构。1.3基于附加载荷的影响安装车站转换梁转体结构附加载荷主要包括牵引力、温度变化影响力、冻胀力、水流压力、转换梁结构自重力、风力、列车摇摆力、土压力、冰压力、支柱阻力等。本工程对牵引力、自重力等附加载荷展开分析，其余载荷对转换梁结构的施工影响不大，或可忽略不计。转换梁转体结构以中心支撑与环道支撑相结合的方式为主，能够保障转换梁结构的施工稳定性7 。转换梁承台分为两层，梁体截面尺寸为5 0 0 0 mm2500mm。其中，下承台高约2 5 0 0 mm，上承台高约15 0 0 mm，两个承台之间浇筑8 0 0 mm的混凝土，以保证转换梁的坚固性。为了保证转换梁转体结构施工连续性，采用钢绞线牵引千斤顶方式，增加转换梁的转盘力矩。转体结构示意图如图4所示。F2800转盘球钢套筒钢筋固定螺栓小型钢板固定桩图4转体结构示意图如图4所示，钢筋上存在4条钢绞线，间隔2 0 mm，全截面处于受压状态，预应力钢筋向下张拉，以免混凝土进人管道。转体结构中转盘球的转动牵引力8 转体结构承载转换梁自重力作为附加载荷，对转换梁结构造成了影响。转动牵引力计算公式如下：F.=2MKu.(3xD.)(1)式中：F。为转体结构中转盘球的转动牵引力（kN）；M 为转盘球直径（cm）；K 为转体结构重量（kg）；g转盘球转体过程的摩擦系数；D为转盘球应力（kN）。转体结构承载转换梁自重力计算公式如下：L=2元o,mx(V/K)(2)式中：L为转体结构承载转换梁自重力（kN）；o.为转换梁截面拉应力（kN）；m 为抗弯模量（MPa）；V为钢绞线产生的截面压应力（kN）。将F。、L等附加载荷考虑在内之后，将转换梁结构设置成“T”型，将转换梁结构进行转体，转体角度在5 0 7 0，在旋转到图纸设计位置之后，改用手动控制牵引转换梁结构，借助惯性完成施工，规避了转换梁结构出现的早期裂缝情况，保障了施工质量。2实例分析按照上述施工技术，对转换梁结构进行施工，将负筋、底部钢筋、非加密区箍筋、拉钩、转换梁等结构布设在应有的位置上之后，就能得到完整的施工结构。在本次转换梁施工的过程中，负筋、底部钢筋、非加密区箍筋、拉钩、转换梁等结构的位置如上，从外观条件来看，并未出现表面裂缝，能够达到预期要求。在上述施工条件下，本文对转换梁结构的内部环境进行分析，选取千分表对转换梁体顶部总长压缩值进行测量，千分表的精度为0.0 0 1mm，测量范围在0 12.7 mm，尺寸为125mm52.8mm24.5mm，分辨率为1m，能够保障压缩值测量的精准度。在理想状态下，转化梁体顶部总长压缩值为定值，存在0.0 0 1 0.0 0 4mm的波动范围，实际压缩值与理想压缩值越相近，梁体机构施工效果越佳。本次工程随机选取了10 种附加载荷类别，在不同的附加载荷影响下，转换梁施工结果如表1所示。表1施工结果理想状态下的转换梁体实际转换梁体顶部总附加载荷类别顶部总长压缩值/mm长压缩值/mm牵引力0.261 0.0020.260温度变化影响力0.482 0.0010.483冻胀力0.525 0.0030.524水流压力0.187 0.0020.186转换梁结构自重力2.048 0.0012.048风力1.254 0.0031.255列车摇摆力3.676 0.0043.678土压力0.531 0.0030.529冰压力0.6220.0010.622支柱阻力0.368 0.0020.366（下转第2 98 页）298上接第2 95页）上接第2 93页）2023年5月工程技术与应用江西建材2.4.2数据监测加固环节，需要监控剪力墙附近梁板的应力变化状况、应变特征。本文以JQL1作为研究对象，由于其内力较高，风险较大，一旦出现安全问题，引发的安全事故往往无法得到有效处理。此次监测测点的布置中，共包括14个测点，其中应力测点8个，位移测点6 个。同时，为保证监测工作顺利开展，监测数据准确、客观，还要降低施工过程的扰动影响，将板下测点布置在与墙体边缘间隔2 0 mm的位置。至于布置在连梁的测点，同样要与墙体边缘保持2 0 mm的间隔距离。若施工现场出现监控数值超标，或突变幅度较高，或是结构构件产生较大裂缝，应在第一时间停止施工，查明问题形成原因，危险因素彻底清除后，方可继续施工。通常来说，在剪力墙砸除阶段可分为5个监测数据分析节点，包括：卸载设备在设置完成后，准备实施预加载阶段；千斤顶预加载至1/2 竖向荷载阶段；千斤顶加载至10 0%竖向荷载阶段；置换墙体拆除阶段；混凝土浇筑养护7 d后。根据数据研究发现，板底应力测点的最大值为4.7 4MPa，低于C45混凝土抗压强度的标准值。而梁底应力测点的最大拉应力则表现为1.17 MPa，同样低于C45混凝土抗拉强度的标准值。位移测点的最大位移为0.8 5mm。且施工完成后，梁板构件均未产生裂缝，表明存在质量问题的剪力墙在实施分层拆除置换加如表1所示，本文随机选取出牵引力、温度变化影响力、冻胀力、水流压力、转换梁结构自重力、风力、列车摇摆力、土压力、冰压力、支柱阻力等10 种附加载荷类别。理想状态下的转换梁体顶部总长压缩值在0.18 7 3.6 7 6 mm的范围内波动，该值存在0.0 0 1 0.0 0 4m的波动范围，能够保证转换梁顶不出现裂缝和梁结构施工的稳定性。在其他条件均一致的情况下，实际转换梁体顶部总长压缩值均在转换梁体顶部总长压缩值范围内，转换梁顶并未出现裂缝，拉应力随之降低，能够保证该结构的施工稳定性，符合本文研究目的。3结语为了在地铁车站转换区域的建设过程中实现结构的顺利转换和平稳过渡，本文设计了基于附加载荷的地铁车站转换梁结构施工技术。通过搭建预应力临时支撑，确保转换梁在承受附加荷载时的结构稳定性，防止因荷载变化引起的结构变形或破坏；通过转换梁各个结构的搭建，简化施工流程，为地铁车站工程提供辅助性建议。结果表明，该技术不仅适用于新建地铁车站的建设，还可用于现有地铁车站的改造和扩建，为城市轨道交通的发展提供技术支撑。参考文献【1】凌聪.市政路桥施工中预应力技术的应用研究J】.城市建设理论研究（电子版），2 0 2 3（2）：8 9-91.2阮志峰.市政路桥工程中预应力施工技术重点研究J科学技术创新，2 0 2 2（2 7）：12 2-12 5.3 赵汝森.市政路桥工程施工中的预应力技术研究【J工程技术研究，2 0 2 2，7（18）：2 2 7-2 2 9.固后效果良好。3结语文中通过对在建高层住宅建筑特点开展分析讨论，阐述了在建高层建筑混凝土剪力墙置换加固设计与施工路径。据研究显示，置换混凝土加固法的效果显著、施工流程简易、安全度高，可有效还原建筑风貌，提高混凝土强度，不会对建筑结构产生破坏，具有极高的推广价值。参考文献【1刘松石，王安，李峰。某剪力墙结构的加固设计J.建筑结构，2016,46（S1):8 9 7-8 9 9.2吴晓东.剪力墙结构中置换混凝土加固法新技术【J.施工技术，2013,42（S2):442-443.3胡克旭，赵志鹏.混凝土置换法在某短肢剪力墙高层住宅加固中的应用J.结构工程师，2 0 15，31（6）：17 2-17 7.4苏恒强，何军，刘金松，等.钢箱混凝土剪力墙在超高层结构中的研究与应用J】.建筑结构，2 0 2 0，50（10）：2 3-2 7.5 谢洪阳，陈斌，王诗祥.置换混凝土加固施工技术J.施工技术，2015,44（16）:39-41.6施海彬，王赫.结构混凝土强度不足事故的分析与处理建议J.建筑技术，2 0 0 5（10）：6 5-6 6.参考文献1黑晓丹，朱权秀，贾向利，等.竖向荷载作用下部分框支剪力墙结构转换层梁柱受力性能分析J】.建筑结构，2 0 2 1，51（S1）：179-185.2欧阳蓉，余良刚，曹薇，等。地铁车辆段上盖高层全框支剪力墙结构模拟地震振动台试验研究J.建筑结构，2 0 2 2，52（1）：7 0-77.3王博，康华，高志宏，等。车辆荷载作用下城市桥梁与地铁车站合建体结构动力响应研究J】.西安理工大学学报，2 0 2 2，38（1）：121-132.4应宏伟，程康，俞建霖，等。考虑地基变形连续的基坑开挖诱发邻近盾构隧道位移预测J】.浙江大学学报（工学版）,2 0 2 1,55（2）：318-329.5张治国，蒋康明，王志伟，等.考虑Pasternak地基模型的基坑开挖诱发既有隧道纵向变形理论分析J。隧道建设（中英文），2020,40（S1):57-6 7.6女姚上武，张家其，张志强，等。定型钢背楞胶合板模板施工技术J户外装备，2 0 2 2（11）：93-95.71耿秋红.梁式转换层施工技术在高层建筑中的应用【J.建材与装饰,2 0 2 1,17（17)：2 7-2 8.8龚博，郑晓毛，徐伟炜.连续梁桥水平转体结构转体过程控制仿真分析J.施工技术，2 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