论文部分内容阅读
随着国家基础建设投资的增加,新线车站工程与既有运营车站的换乘功能需求的加大,造成对已建地下车站结构进行大量扩建和改造。现阶段,国内外学者对地上结构改造及加固工程进行了大量研究,为其提供了较为先进的理论与技术支持,但是地下结构全部包围于土体内部,与地上结构相比,改造部位结构在受力上存在特殊性。鉴于此,以未建设的西安地铁8号线换乘2号线为工程依托,对新线车站施工近接既有车站的安全性能进行研究,着重分析了既有车站的结构内力及位移变化规律、地表沉降以及基坑支护结构的施工力学行为等;此外,对不同侧墙改造方案下车站周围的梁柱构件及结构各板的施工力学特性和运营阶段的抗震性能进行了讨论,在此基础上基于不同的减震材料,对车站的抗震性能进行优化,并对减震效果进行了对比。主要结论如下:（1）明挖车站施工使既有车站板系结构最大竖向位移表现为隆起,并随着施工的推进经历了先增大后减小的过程,峰值为3.88mm;最大隆起位移分布从侧墙区域A转移到换乘节点侧墙区域B处,随着施工的推进,隆起范围逐渐扩大。板系结构最大水平位移分布经历了由区域C到B再到C的动态变化过程,梁柱构件随与施工场地距离的增加,水平位移减小,受施工影响减弱。（2）地连墙长边墙体竖向隆起分布规律呈两侧小,中部大,随开挖工作面的深入,最大竖向隆起分布下移;地连墙水平位移呈现标准的内凸型支护变形,最大值位于-10m-15m的深度范围内;随着施工的推进,长短边墙体最终累计变形量为8.33mm和7.29mm,均小于变形控制标准值;钢支撑产生近似压杆的拱形弯曲位移形式,竖向位移与水平位移最大值分别为+8.07mm、+8.07mm;基坑施工使钢支撑产生的轴力最大值为-1547.17 kN,通过压杆稳定的验算,小于临界力Pcr=2831 kN,满足稳定性和强度的要求。（3）侧墙开洞导致与侧墙孔洞相邻的顶板跨和中板跨纵横向内力增加,不同开孔形式Fxx向轴力极值分布存在较大差异,Fyy向压力极值分布一致;薄弱部位处轴力极值与各变量因素之间存在一定的关系;综合分析车站板的水平、竖向位移和内力、梁柱的水平、竖向位移和内力,一致得出正方形单孔或多孔形式以及竖向矩形的形式为较为合理的开孔方案。（4）在地震作用下,车站中柱与结构板的位移数值和分布规律基本相同,大小随变量因素呈现出一定的规律性;开孔方案的变化仅对结构侧墙的轴力极值（即左侧墙的开孔附近处轴力）产生影响,横向矩形方案时侧墙的轴力极值大于正方形方案,并且过大的改变孔洞长度L将使侧墙的轴力极值产生剧烈的变化;梁柱结构内力受开孔方案的影响强于侧墙,在开孔之前应该综合分析和考虑,必要时要对受力较大的梁柱部位进行抗震加强处理。（5）由计算结果可知,车站结构在水平向地震作用下,主要产生X方向的剪切变形,分别在7.70s、8.50s时刻达到正负向位移峰值;使用减震层后,泡沫混凝土减震层位移减小13.1%,最大主应力减小13.0%,橡胶减震层位移减小4.36%,最大主应力减小4.40%,可见随着减震材料弹性模量的提高,减震效果愈加明显。