关键词:
盾构吊装
预应力混凝土结构
混凝土结构加固
钢管立柱
盘扣式支架
摘要:
盾构法正在被广泛的应用到城市地铁隧道建设中,而盾构机体型大、质量重,普遍长达几十米,重达数百吨,因此大型盾构机的吊装便成为城市地铁隧道建设中的关键技术问题。为了研究盾构机吊装对既有无粘结预应力结构的影响,本文以合肥市地铁一号线三期工程盾构机掘进至火车站站前广场,需在既有无粘结预应力结构上方进行吊装出井为工程背景,采用数值模拟的方法,分析盾构吊装对既有预应力混凝土结构产生的影响,分析结构是否可以承受吊装施工产生的超重荷载,若不满足安全要求,则需在吊装前进行加固处理。本文采用有限元软件MIDAS FEA NX对预应力混凝土结构进行建模,分析盾构吊装施工对该结构的影响后确定是否需对其进行临时加固,并进行加固方式比选,得到主要结论如下:(1)在火车站站前广场预应力混凝土结构上方进行吊装施工时,预应力顶板的变形、裂缝宽度以及顶梁的变形、裂缝宽度都超过了规定限值,结构将产生破坏,因此在吊装施工前,需对该结构进行加固处理。(2)结合吊装施工与加固现场的实际条件及需求,采用在合肥火车站站前广场地下一层增设临时竖向传力构件的加固方法,一是采用直径为609mm,管壁厚度为16mm的钢管立柱对结构进行加固,钢管布置在纵、横梁交点且无框架柱支撑处,无次梁支撑的顶板跨中处。二是采用钢管直径为60.3mm,管壁厚度为3.2mm的盘扣式支架对结构进行加固,支架立杆纵、横向间距1200mm,水平杆步距1200mm;在吊装口北侧两跨范围内立杆纵、横向间距300mm,水平杆步距300mm布置。(3)对上述两种加固方案进行建模对比分析,结果表明两种方法均可以减小结构变形。采用钢管立柱进行加固对于减小顶板变形的效果要优于采用盘扣式支架进行加固。采用钢管立柱进行加固后,在左侧吊装时顶板的最大挠度减小至2.043mm,在右侧吊装时顶板的最大挠度减小至1.824mm,采用盘扣式支架进行加固后,在左侧吊装时顶板的最大挠度减小至3.237mm,在右侧吊装时顶板的最大挠度减小至2.866mm,均在规定的挠度限值以内,满足要求。采用钢管立柱进行加固后,左侧吊装顶板的最大裂缝宽度降至0.304mm,右侧吊装时顶板的最大裂缝宽度降至0.307mm,仍未满足要求;而采用盘扣式支架进行加固后,左侧吊装顶板的最大裂缝宽度降至0.140mm,右侧吊装顶板的最大裂缝宽度降至0.143mm,顶板裂缝宽度满足要求。(4)采用钢管立柱进行加固后,左侧吊装顶梁的挠度降至1.963mm,右侧吊装时顶梁的挠度降至1.746mm,满足要求;采用盘扣式支架进行加固后,左侧吊装顶梁的挠度降至1.765mm,右侧吊装顶梁的挠度降至1.639mm,顶梁的挠度均满足要求。采用钢管立柱进行加固后,左侧吊装顶梁的最大裂缝宽度降至0.249mm,右侧吊装顶梁的最大裂缝宽度降至0.271mm;采用盘扣式支架进行加固后,左侧吊装顶梁的最大裂缝宽度降至0.083mm,右侧吊装顶梁的最大裂缝宽度降至0.199mm,均小于规定限值。(5)采用钢管立柱进行加固会使加固接触部位产生应力集中现象,易导致结构产生强度破坏,但采用盘扣式支架进行加固后,则可以有效避免结构产生应力集中现象。图[86]表[5]参[73]