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1、1,上海轨道交通8号线二期,Jean Charles Vollery SYSTRA亚太地区 土建项目负责人,U型梁高架结构优化设计,Haythem Amami SYSTRA结构工程师 8号线U型梁高架优化设计现场协调人,2,SYSTRA 公司简介,No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA,3,法国SYSTRA公司, 业绩遍及世界140多个国家， 250多个城市,June 2006,4,技术资源,由法国国营铁路总公司(SNCF)和巴黎大区地铁-公交总公司(RATP)共同创建,5,SYSTRA公司致
2、力于城市 和铁路交通项目,高速铁路，普速铁路，地铁（MRT），轻轨(LRT) ，有轨电车 , 自动导向交通系统，快速公交系统（BRT） ，专线巴士等。 SYSTRA 公司还积极参与道路、隧道、桥梁等大型土建工程项目。,6,主要服务内容,项目管理 BOT & PPP 技术培训 技术支持 软件研发: Railsim，Cube (与Citilabs合作) 施工监理与设备监造 测试和系统联合调试,交通规划 可行性研究 交通网络的重建与改建 方案设计与初步设计 详细（施工）设计 基础设施与建筑工程,7,2005年公司营业额地区分布情况,8,SYSTRA公司集团的组成,SYSTRA （巴黎总部） MVA（
3、英国） MVA（香港） SYSTRA Consulting（美国） CANARAIL（加拿大） SOTEC（法国）,9,SYSTRA U 型梁高架结构应用实例,No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA,10,插入业绩图片1,11,插入业绩图片2,12,插入业绩图片3,13,插入业绩图片4,14,上海轨道交通8号线 U型梁高架结构优化设计,No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA,15,U型梁高架结
4、构优化设计,引言 I) 项目概况 II) SYSTRA优化设计 2.1. 标准跨的设计：区间与车站 2.2. 特殊跨的设计 III) 结构计算 IV) 与初步设计的比较 总结,16,8号线U型梁高架结构优化设计 引言,No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA,17,SYSTRA借助其在各地同类项目中积累的经验，同时结合8号线的实际情况提出优化设计建议。 优化设计的总体目标是： 加快施工速度， 确保工程质量， 统一高架结构形式， 加强与城市景观的协调, 降低建设成本。,引言,在项目中最大化采用U型
5、高架结构,18,I - 8号线U型梁高架结构优化设计 项目概况,19,土建工程计划于2007年10月底完工 项目总长 : 6.347km 车站长度（4座）： 137m x 4 = 0.548 km 区间长度 : 6.347km 0.548km = 5.799km 标准跨径：30米 特殊跨径：道岔/交叉渡线区 没有困难曲线半径,项目概况,20,项目的总体条件,初步设计： 大U ：区间 小U：车站和进入车站的区段 箱梁：连接车辆段的交叉渡线区 特殊大 U ：与小 U的过渡 2个区段的结构设计不同,21,II - 8号线U型梁高架结构优化设计 SYSTRA优化设计,No communication
6、or reproduction without prior authorisation of SYSTRA,22,II - 8号线U型梁高架结构优化设计 2.1. 标准跨的设计,No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA,23,2.1.1. 区间的标准跨设计,采用预制小梁结构 30m 标准跨径 (局部可调整),可方便地缩短跨径,可方便地加长跨径,24,区间型梁结构标准断面,30m 跨径,Plan106,25,单线型梁标准断面,plan106,26,平面图,plan201,曲线段采用相同的设计,27
7、,外观效果图,28,型梁结构3维图,整个跨断面统一,29,标准断面详细布置,Low Voltage,强电电缆,弱电电缆,plan202,30,预应力钢束的布置,Plan204,206,31,plan204,32,30m,30m,最长至10m,超出米标准跨径的情况,采用扩展盖梁,33,施工方法,2台起重机吊装 150吨的预制梁,现场预制,采用标准设备进行施工,34,台湾内湖线,预制梁吊装 -1 小时完成孔小,35,台湾内湖线,预制梁吊装 -1 小时完成孔小,36,台湾内湖线,37,2.1.2 车站标准跨,采用预制小结构,38,plan22,39,紧急疏散,40,5.224m,4.713m,41,
8、Plan24,25,42,II - 8号线U型梁高架结构优化设计 2.2. 特殊跨的设计 航天公园站前后道岔区,No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA,43,采用现场浇筑的特殊型梁结构,符合轨道的要求, 尽可能采用统一的高架结构，减少特殊结构, 改善城市景观， 方便施工， 满足桥下净空要求。,44,2.2.1. 航天公园站前,采用现场浇筑的特殊型梁结构,45,总体布置,plan110,46,断面图,plan112,47,断面图,plan112,48,2.2.2. 航天公园站后,采用现场浇筑的特
9、殊型梁结构,49,总体布置,plan114,50,断面图,Plan115,116,51,III - 8号线U型梁高架结构优化设计 结构计算,No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA,52,3.1. 设计依据,53,3.1. 设计依据,材料： 混凝土：C55, 其中 fc = 37 MPa, fct = 3.3 MPa, Ec = 3.6x104 MPa c = 25 kN/m3 钢筋：HRB335, 其中fs = fs = 335 MPa, Es = 2.0x105 MPa 预应力钢束：fpk
10、= 1860 MPa (fp = 0.9fpk = 1674 MPa), Es = 1.95x105 MPa 钢束的截面积： 139 mm (锚具OVM 15A-1) 控制张拉应力 f=0.75x0.93x1860=0.70x1860=1300 MPa 荷载： 二期恒载(SIDL): 2.53t/m 活载（LL）: 14t/essieu 冲击系数（Impact factor）: 1.18 离心力（Centrifugal Force） 风载（Wind） 温度作用（Temperature effect） 特殊荷载：地震力，断轨力，离车冲击力,54,3.2. 结构计算,55,3.2.结构计算,使用有
11、限元模型（Robot板壳单元）考虑列车轮载下的局部作用 使用有限元模型（杆单元）来考虑恒载及预应力作用（底板整体挠曲）,56,3.2. 结构计算,列车荷载 用于计算跨中的最大弯矩,57,3.2. 结构计算,列车荷载 跨中变形最大DZ,58,3.2.结构计算,跨中标准断面：,59,3.2.结构计算,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 m,60,3.2.结构计算,跨端断面：,61,3.2.结构计算,端横梁厚度: 313mm
12、 S = 2.349 m Iy = 0.884 m4; vz_sup = 1.250 m; vz_inf = 0.610 m Iz = 7.621 m4; vy_int = 2.582 m ;vy_ext = 2.642 m,62,3.3. 设计检算和结果,杆单元模型： DZ=1.088cmDZlim=2880/2000=1.44cm,63,3.3. 设计检算和结果,板单元模型: Dz= -1.011cm ， 规范要求 Dzlim=L/28.8=1.44cm,64,3.3.设计检算与结果,横向自振频率： 在计算横向自振频率时，我们考虑了基础刚度以及相邻两跨（标准跨径30米）的质量，计算结果：
13、F=4.14 Hz ， 中国地铁设计规范要求：Flim=90/28.8=3.155,65,3.3.设计检算与结果,对前种振动模式的研究 自振频率 各个方向上参与的质量,66,3.3. 设计检算和结构,二阶振型（横向）频率： f=4.14HZ,67,3.3. 设计检算与结果,68,3.3.设计检算与结果,69,3.3.设计检算与结果,U型梁上缘的应力 =15.9 MPa （主力荷载组合下的应力）,70,3.3.设计检算与结果,U型梁上缘的应力 =16.14 MPa （主力附加力荷载组合下的应力）,71,3.3.设计检算与结果,U型梁下缘的应力 =0.425 MPa（主力荷载组合下的应力）,72,
14、3.3.设计检算与结果,U型梁下缘的应力 =0.291 MPa （主力附加力荷载组合下的应力）,73,3.3.设计检算与结果,结构下缘,恒载+预应力作用下的应力： SW+SIDL+P,结构上缘,74,3.3.设计检算与结果,U型梁底板下缘,仅活载作用下的应力： 有限元模型 底板下缘,75,3.3.设计检算与结果,U型梁底板上缘,=(9.88-3.83)*0.23/1.80+3.832.59x1.18=1.54 MPa 仅活载作用下的应力： 有限元模型 底板上缘,76,3.3.设计检算与结果,抗裂检算： 底板顶面最大混凝土应力： = 1.54 MPa （压应力） 底板底面最大混凝土应力： = -
15、0.49 MPa (拉应力) 局部出现拉应力，即使在考虑抗裂系数的情况下，我们仍可确保控制在1.0MPa以内，没有超出0.7fct=2.1MPa的规范要求，因此，结构是安全的。,77,IV - 8号线U型梁高架结构优化设计 与初步设计的比较,No communication or reproduction without prior authorisation of SYSTRA,78,最大化采用统一的高架结构形式， 改善城市景观, 降低工程造价， 加快施工速度， 确保工程质量。,优化设计的目的,79,标准跨： 小U 跨径30米 整体预制,特殊跨： 大U 现场浇筑,结构设计标准化： 绝大部分高架线路采用统一的小U结构,80,改善城市景观 结构外形美观，形式统一,81,降低工程造价： 区间标准跨型梁,(*) : 曲线段预应力钢束重量为5.60 吨,82,加快施工速度，确保工程质量 采用预制的施工方法,83,致谢！,
