上海轨道交通8号线二期u型梁高架结构优化设计ppt课件

1、上海轨道交通上海轨道交通8号线二期号线二期Jean Charles VollerySYSTRA亚太地域亚太地域土建工程担任人土建工程担任人U型梁高架构造优化设计型梁高架构造优化设计Haythem AmamiSYSTRA构造工程师构造工程师 8号线号线U型梁高架优化设计现场协调人型梁高架优化设计现场协调人 No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA法国法国SYSTRASYSTRA公司公司业绩普及世界业绩普及世界140多个国家，多个国家，250多个城市多个城市 June 2006Banques银行投资

2、银行投资RATP Group(巴黎大区地铁巴黎大区地铁-公交总公司公交总公司)SNCF Group(法国国营铁路总公司法国国营铁路总公司)投资创建投资创建SYSTRA36%36%28%72%SYSTRA技术资源技术资源由法国国营铁路总公司由法国国营铁路总公司(SNCF)和巴黎大和巴黎大区地铁区地铁-公交总公司公交总公司(RATP)共同创建共同创建SYSTRASYSTRA公司努力于城市公司努力于城市和铁路交通工程和铁路交通工程 高速铁路，普速铁路，地铁高速铁路，普速铁路，地铁MRT，轻轨，轻轨(LRT) ，有轨电车，有轨电车 , 自动导向交通系统，快速公交系统自动导向交通系统，快速公交系统BRT

3、 ，专线巴士等。，专线巴士等。SYSTRA 公司还积极参与道路、隧公司还积极参与道路、隧道、桥梁等大型土建工程工程。道、桥梁等大型土建工程工程。主要效力内容主要效力内容 工程管理工程管理 BOT & PPP 技术培训技术培训 技术支持技术支持 软件研发软件研发: Railsim，Cube (与与Citilabs协作协作) 施工监理与设备监造施工监理与设备监造 测试和系统结合调试测试和系统结合调试 交通规划交通规划 可行性研讨可行性研讨 交通网络的重建与改建交通网络的重建与改建 方案设计与初步设计方案设计与初步设计 详细施工设计详细施工设计 根底设备与建筑工程根底设备与建筑工程 2005

4、2005年公司营业额地域分布情况年公司营业额地域分布情况 23%25%1.706 亿亿欧元欧元35%17%SYSTRASYSTRA公司集团的组成公司集团的组成 SYSTRA 巴黎总部巴黎总部MVA英国英国MVA香港香港SYSTRA Consulting美国美国CANARAIL加拿大加拿大SOTEC法国法国No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA插入业绩图片插入业绩图片1插入业绩图片插入业绩图片2插入业绩图片插入业绩图片3插入业绩图片插入业绩图片4No communication or repro

5、duction without prior authorisation of SYSTRA 引言引言 I) 工程概略工程概略 II) SYSTRA优化设计优化设计 2.1. 规范跨的设计：区间与车站规范跨的设计：区间与车站 2.2. 特殊跨的设计特殊跨的设计 III) 构造计算构造计算 IV) 与初步设计的比较与初步设计的比较 总结总结No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA SYSTRA借助其在各地同类工程中积累的借助其在各地同类工程中积累的阅历，同时结合阅历，同时结合8号线的实践情况提出优号

6、线的实践情况提出优化设计建议。化设计建议。 优化设计的总体目的是：优化设计的总体目的是： 加快施工速度，加快施工速度， 确保工程质量，确保工程质量， 一致高架构造方式，一致高架构造方式， 加强与城市景观的协调加强与城市景观的协调, 降低建立本钱。降低建立本钱。引言引言在工程中最大化采用在工程中最大化采用U型高架构造型高架构造 土建工程方案于土建工程方案于2007年年10月底完工月底完工 工程总长工程总长 : 6.347km 车站长度车站长度4座：座： m x 4 = 0.548 km 区间长度区间长度 : 6.347km 0.548km = 5.799km 规范跨径：规范跨径：30米米 特殊跨

7、径：道岔特殊跨径：道岔/交叉渡线区交叉渡线区 没有困难曲线半径没有困难曲线半径工程概略工程概略 工程的总体条件工程的总体条件 初步设计：初步设计： 大大U ：区间：区间 小小U：车站和进入车站的区段：车站和进入车站的区段 箱梁：衔接车辆段的交叉渡线区箱梁：衔接车辆段的交叉渡线区 特殊大特殊大 U ：与小：与小 U的过渡的过渡 2个区段的构造设计不同个区段的构造设计不同No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRANo communication or reproduction without prio

8、r authorisation of SYSTRA 2.1.1. 区间的规范跨设计区间的规范跨设计 采用预制小梁构造采用预制小梁构造 30m 规范跨径规范跨径 (部分可调整部分可调整)可方便地缩短跨径可方便地缩短跨径可方便地加长跨径可方便地加长跨径区间型梁构造规范断面区间型梁构造规范断面30m 跨径跨径Plan106单线型梁规范断面单线型梁规范断面plan106平面图平面图plan201曲线段采用一样的设计曲线段采用一样的设计外观效果图外观效果图型梁构造型梁构造3维图维图整个跨断面一致整个跨断面一致规范断面详细布置规范断面详细布置Low Voltage强电电缆强电电缆弱电电缆弱电电缆plan2

9、02预应力钢束的布置预应力钢束的布置Plan204,2067 x T159 x T15plan2047 x T159 x T1530m30m最长至最长至10m超出米规范跨径的情况超出米规范跨径的情况采用扩展盖梁采用扩展盖梁施工方法施工方法2台起重机吊装台起重机吊装 150吨的吨的预制梁预制梁现场预制现场预制采用规范设备进展施工采用规范设备进展施工台湾内湖线台湾内湖线预制梁吊装预制梁吊装 -1 小时完成孔小小时完成孔小台湾内湖线台湾内湖线预制梁吊装预制梁吊装 -1 小时完成孔小小时完成孔小台湾内湖线台湾内湖线 2.1.2 车站规范跨车站规范跨采用预制小构造采用预制小构造plan22紧急疏散紧急疏

10、散5.224m4.713mPlan24,25No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA采用现场浇筑的特殊型梁构造采用现场浇筑的特殊型梁构造 符合轨道的要求符合轨道的要求, 尽能够采用一致的高架构造，减少特殊构造尽能够采用一致的高架构造，减少特殊构造, 改善城市景观，改善城市景观， 方便施工，方便施工， 满足桥下净空要求。满足桥下净空要求。 2.2.1. 航天公园站前航天公园站前采用现场浇筑的特殊型梁构造采用现场浇筑的特殊型梁构造总体布置总体布置plan110断面图断面图plan112断面图断面图p

11、lan112 2.2.2. 航天公园站后航天公园站后采用现场浇筑的特殊型梁构造采用现场浇筑的特殊型梁构造总体布置总体布置plan114断面图断面图Plan115,116No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA 3.1. 设计根据设计根据3.1. 设计根据设计根据资料：资料：混凝土：混凝土：C55, 其中其中 fc = 37 MPa, fct = 3.3 MPa, Ec = 3.6x104 MPa c = 25 kN/m3钢筋：钢筋：HRB335, 其中其中fs = fs = 335 MPa, E

12、s = 2.0 x105 MPa预应力钢束：预应力钢束：fpk = 1860 MPa (fp = 0.9fpk = 1674 MPa), Es = 1.95x105 MPa钢束的截面积：钢束的截面积： mm (锚具锚具OVM 15A-1)控制张拉应力控制张拉应力 f=0.75x0.93x1860=0.70 x1860=1300 MPa 荷载：荷载：二期恒载二期恒载(SIDL): 2.53t/m活载活载LL: 14t/essieu冲击系数冲击系数Impact factor: 1.18离心力离心力Centrifugal Force风载风载Wind温度作用温度作用Temperature effect

13、特殊荷载：地震力，断轨力，离车冲击力特殊荷载：地震力，断轨力，离车冲击力 3.2. 构造计算构造计算3.2.构造计算 运用有限元模型运用有限元模型Robot板壳单元板壳单元思索列车轮载下的部分作用思索列车轮载下的部分作用 运用有限元模型杆单元来思索恒运用有限元模型杆单元来思索恒载及预应力作用底板整体挠曲载及预应力作用底板整体挠曲 3.2. 构造计算构造计算 列车荷载列车荷载 用于计算跨中的最大弯矩用于计算跨中的最大弯矩 X XY YZ ZkPakPaCas : 21 (Train moment)Cas : 21 (Train moment)3.2. 构造计算构造计算 X XY YZ ZkPak

14、PaCas : 20 (Train def max)Cas : 20 (Train def max)列车荷载列车荷载 跨中变形最大跨中变形最大DZ 3.2.构造计算 跨中规范断面：跨中规范断面： 3.2.构造计算构造计算 S = 1.989 m Iy = 0.757 m4; vz_sup = 1.152 m vz_inf = 0.648 m Iz = 6.765m4; vy_int = 2.582 m vy_ext = 2.642 m3.2.构造计算 跨端断面：跨端断面： 3.2.构造计算构造计算 端横梁厚度端横梁厚度: 313mm S = 2.349 m Iy = 0.884 m4; vz_

15、sup = 1.250 m; vz_inf = 0.610 m Iz = 7.621 m4; vy_int = 2.582 m ;vy_ext = 2.642 m3.3. 设计检算和结果设计检算和结果 杆单元模型：杆单元模型：DZ=1.088cmDZlim=2880/2000=1.44cm3.3. 设计检算和结果设计检算和结果X XY YZ ZkPakPaCas : 20 (Train def max)Cas : 20 (Train def max)Dp 0.5cmDp 0.5cm板单元模型板单元模型: Dz= -1.011cm ，规范要求规范要求 Dzlim=L/28.8=1.44cm3.3

16、.设计检算与结果 横向自振频率：横向自振频率： 在计算横向自振频率时，我们思索了根在计算横向自振频率时，我们思索了根底刚度以及相邻两跨规范跨径底刚度以及相邻两跨规范跨径30米米的质量，计算结果：的质量，计算结果： F=4.14 Hz ， 中国地铁设计规范要求：中国地铁设计规范要求：Flim=90/28.8=3.155 3.3.设计检算与结果对前种振动方式的研讨对前种振动方式的研讨 自振频率自振频率各个方向上参与的质量各个方向上参与的质量 Cas/Mode Valeur propre Frquence (Hz) Priode (sec) Prcision Pulsation (1/sec) Ma

17、s.cour.UX (%) Mas.cour.UY (%) Mas.cour.UZ (%) frquence limite(Hz) 28/ 1 549.13 3.73 0.27 0 23.43 0.64 0 58.9 NC 28/ 2 675.36 4.14 0.24 0 25.99 0.01 16.64 0.03 3.125 28/ 3 4244.38 10.37 0.1 0 65.15 0.11 21.96 0 3.125 28/ 4 5063.63 11.33 0.09 0 71.16 1.3 1.6 0 3.125 28/ 5 5991.45 12.32 0.08 0 77.4 0.0

18、8 22.48 0 3.125 28/ 6 6603.61 12.93 0.08 0 81.26 0.26 0.71 0.01 NC 28/ 7 10359.83 16.2 0.06 0 101.78 4.11 0.1 0.16 NC 28/ 8 10666.82 16.44 0.06 0 103.28 1.01 0.26 2.02 NC 28/ 9 15371.75 19.73 0.05 0 123.98 58.73 0.02 0.36 NC 28/ 10 15538 19.84 0.05 0 124.65 0.74 8.67 0.38 NC 3.3. 设计检算和构造设计检算和构造 二阶振型

19、横向频率：二阶振型横向频率： f=4.14HZX XY YZ ZCas : 28 (Modale )Cas : 28 (Modale )Dp 0.2cmDp 0.2cm 3.3.设计检算与结果设计检算与结果预应力度预应力度标准跨单线型梁标准跨单线型梁位置位置cObs. limitlimit检算检算结果结果跨中跨中-10.911.31.04腹板腹板0.7OK1/4 1/4 跨跨-9.0511.41.260.7OK跨中跨中-12.6611.30.89底板底板0.7OK1/4 1/4 跨跨-10.8111.41.05考虑局考虑局部作用部作用0.7OK3.3.设计检算与结果强度检算强度检算截面位置截面

20、位置 荷载组合荷载组合 计算弯矩计算弯矩抗力弯矩抗力弯矩KKmin 检算结果检算结果（kN.m）（kN.m）跨中跨中强度检算强度检算 112732276922.172OK强度检算强度检算 214321.11276921.931.8OK1/4 1/4 跨跨强度检算强度检算 19822276922.812OK强度检算强度检算 211033.89276922.51.8OK3.3.设计检算与结果U型梁上缘的应力型梁上缘的应力 =15.9 MPa 主力荷载组合下的应力主力荷载组合下的应力3.3.设计检算与结果U型梁上缘的应力型梁上缘的应力 =16.14 MPa 主力附加力荷载组合下的应力主力附加力荷载组

21、合下的应力3.3.设计检算与结果U型梁下缘的应力型梁下缘的应力 =0.425 MPa主力荷载组合下的应力主力荷载组合下的应力3.3.设计检算与结果U型梁下缘的应力型梁下缘的应力 =0.291 MPa 主力附加力荷载组合下的应力主力附加力荷载组合下的应力3.3.设计检算与结果构造下缘构造下缘恒载恒载+预应力作用下的应力：预应力作用下的应力： SW+SIDL+P构造上缘构造上缘3.3.设计检算与结果U型梁底板型梁底板下缘下缘仅活载作用下的应力：仅活载作用下的应力： 有限元模型有限元模型底板下缘底板下缘3.3.设计检算与结果U型梁底板型梁底板上缘上缘=(9.88-3.83)*0.23/1.80+3.832.59x1.18=1.54 MPa 仅活载作用下的应力：仅活载作用下的应力： 有限元模型有限元模型底板上缘底板上缘3.3.设计检算与结果抗裂检算：抗裂检算：底板顶面最大混凝土应力：底板顶面最大混凝土应力： = 1.54 MPa 压应力压应力底板底面最大混凝土应力：底板底面最大混凝土应力： = -0.49 MPa (拉应力拉应力)部分出现拉应力，