轻轨独柱式大悬臂高架车站结构分析与设计研究

论文摘要

随着我国城市建设的快速发展,城市交通拥挤成为各特大城市的一个十分突出的问题,轻轨交通运量大、速度快、耗能低、投资少、无污染、安全、准时等优点成为山城重庆的必然选择。本文以重庆狮子坪车站为工程实例对独柱式大悬臂高架车站结构的结构设计方法进行了分析。独柱式大悬臂车站盖梁悬挑长度为10米,车站高度为22米,轨顶高度为14米,本文重点介绍了结构的内力分析和动力分析。由于结构长度达120m,且考虑到车站的使用功能采用无缝设计,温差变形对超长结构影响是极为重要的。高架车站为建桥合一建筑,列车通过车站时的动力特性是评价车站舒适度的一个重要因素。本文对车站在移动列车荷载下的车致振动进行了分析。得出以下几个结论:①对站桥合一的结构,设计时对比建筑规范和铁路桥涵规范取两者最安全的理论和算法设计出来的结构在静力方面是偏安全的。②对温度应力控制可以采取两种措施即放和抗的措施。结构体系方面,加大端部墩柱的计算长度(即加大基础的埋深)来减小端柱对边跨楼板的约束。纵向尽量减小其纵向刚度,来释放板的温度应力。沿纵向设置通长的温度筋来抵抗温度变形,采用补偿混凝土改善混凝土的收缩徐变等变形。③计算分析表明,高架车站由于本身“干”形结构的特点,车站整体横向变形对结构起控制作用。对结构在列车移动荷载下的动力特性进行了分析,结果表明增加墩柱盖梁的竖向刚度,将有效的改善车站的动力特性,从而降低车站的振动位移幅值和加速度。移动列车荷载导致的车站振动还与轨道的平顺程度有关,因为在分析中列车动力频率越大则斯佩林系数越大,因此要尽量减小强振频率以降低斯佩林系数,增加车站的舒适度。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 设计方法和研究现状
• 1.2.1 地震作用和风荷载对结构影响
• 1.2.2 独柱式大悬臂高架车站的舒适度
• 1.2.3 独柱式大悬臂高架车站结构设计的研究现状
• 1.3 本文所做的主要工作
• 2 高架车站的结构选型及计算分析
• 2.1 工程概况
• 2.1.1 车站规模
• 2.1.2 结构概况
• 2.2 技术要求
• 2.2.1 设计原则
• 2.2.2 技术标准
• 2.2.3 设计的特殊要求
• 2.3 结构形式和特点
• 2.3.1 上部结构选型
• 2.3.2 结构布置
• 2.4 结构计算结果与分析
• 2.5 一榀框架计算
• 2.6 小结
• 3 车站超长时温度变形对结构的作用和影响
• 3.1 温度场及温度应力理论和分析方法
• 3.1.1 稳定温度场的变分原理
• 3.1.2 按变分原理导出稳定温度场的有限单元法
• 3.1.3 温度应力基本理论
• 3.2 结构分析
• 3.2.1 结构模型
• 3.2.2 基本参数
• 3.2.3 温度工况
• 3.2.4 ANSYS分析结果
• 3.3 主要采用的技术措施
• 3.3.1 结构体系
• 3.3.2 构造措施
• 3.4 小结
• 4 结构在列车移动荷载下的动力特性
• 4.1 计算模型
• 4.2 结构模态分析
• 4.2.1 结构的运动方程
• 4.2.2 无阻尼自由振动
• 4.3 本车站的动力特性分析
• 4.4 车站的车致振动分析
• 4.4.1 车辆移动荷载列模型
• 4.4.2 车站桥振动响应计算及分析
• 4.5 小结
• 5 结语
• 致谢
• 参考文献
• 附录