丁加亮 丁慧文 曹 敏 馮白喜 潘建平 張瑞琳 滕 偉 黃 鋒

（1、中鐵隧道局三處有限公司，廣東 深圳 512205 2、重慶交通大學 土木工程學院，重慶 400047）

1 概述

隨著我國城市化進程的不斷加快和經(jīng)濟的日益發(fā)展，城市公共交通壓力與日俱增，而地鐵作為大運量的交通運輸工具在緩解城市交通擁堵方面起著至關(guān)重要的作用。在此過程中，常常會采用異形板的方式作為臨時的運輸結(jié)構(gòu)，曹寶剛[1]采用空間有限元法分析異形板橋在荷載作用下的力學特征，其計算要點、計算結(jié)果以及配筋原則等可為該類型橋梁的設(shè)計和施工提供一定的參考依據(jù)；李文治等[2]通過建立實體仿真模型，對珠江路立交拼寬項目中一處鋼筋混凝土板梁異形端部進行了受力特征分析，并且對其鋼筋的合理布置形式進行了初步探討，以期優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計；陳偉等[3]通過數(shù)據(jù)的對比分析，得出了此類異型板橋梁在公路橋梁設(shè)計荷載下的空間受力性能及動力特性規(guī)律，根據(jù)眾多學者對結(jié)構(gòu)異形板的運用與分析[4-6]，說明異形板在實際施工中應用的比較廣泛，但當異形板運用于大型地鐵車站改造中，并作為臨時運輸通道相對較少。

因此，本文將依托深圳市黃木崗七號線改造工程，對其臨時采用的異形板進行受力分析，對相關(guān)的類似工程對異形板的運用技術(shù)具有重要的意義。

2 工程背景

黃木崗交通樞紐位于福田中心區(qū)東北部，筍崗西路、泥崗西路、華富路、華強北路五叉路口，為既有7 號線、在建14 號線以及規(guī)劃24 號線三線地鐵換乘樞紐。既有7號線沿華強北路和泥崗西路地下敷設(shè)，為地下三層疊側(cè)車站；在建14 號線沿華富路和泥崗西路地下敷設(shè)，為地下三層疊側(cè)車站，與既有7 號線同臺換乘；規(guī)劃24 號線沿筍崗西路地下敷設(shè)，為地下四層車站，與7、14 號線形成節(jié)點換乘，如圖1 所示。

3 混凝土異形板配筋驗算

案例分析：

深圳黃木崗地鐵車站改造工程中將側(cè)墻進行改造拆除，切除混凝土塊將采用吊車從出渣口吊裝出。由于吊裝設(shè)備將通過出渣口，為保障設(shè)備安全通過，將對出渣口部分區(qū)域進行臨時封閉，如圖2 所示。履帶吊裝設(shè)備吊裝作業(yè)時總重量為450t，行走區(qū)域兩側(cè)鋪裝路基箱，單塊路基箱寬為6m，長度為2.4m。封閉區(qū)域混凝土板為梯形板，混凝土等級為C35，縱筋級別采用HRB400 鋼筋，保護層厚度30mm，板厚800mm。

圖2 臨時異形板位置圖

由于履帶吊裝設(shè)備行駛在路基箱之上，路基箱完全覆蓋在出渣口封閉區(qū)域，可視為在封閉區(qū)域施加了均布恒荷載。計算根據(jù)最不利情況，吊裝設(shè)備全部作用在封堵板上，其荷載如表1 所示。

表1 荷載分項系數(shù)

采用有限元軟件進行分析，計算其設(shè)計內(nèi)力（1.2 恒載+1.4 活載）Mx，My，以及Mmax，結(jié)果如圖3 所示。其中Mx中最大設(shè)計彎矩為164.702kN·m，My中最大設(shè)計彎矩為123.357kN·m 如表2 所示。根據(jù)最大彎矩151.303kN·m進行配筋計算，配筋采用的最大配筋1600mm2。項目本身采用15@32+15@32 雙層配筋，遠遠滿足設(shè)計需要。

表2 最大彎矩值

圖3 異形板彎矩云圖

4 不同板形的受力分析

黃木崗項目布設(shè)異形板的尺寸是便于履帶吊裝設(shè)備能恰好有效通過出渣口，其異形板尺寸形狀是填充行走區(qū)域。由于異形板的形狀改變，其應力分布情況變化復雜。為了探索異形板的承載能力和形狀的關(guān)系，基于黃木崗工程，通過改變異形板的形狀大小，分析異形板內(nèi)彎矩的變化情況。

4.1 保障吊裝車能安全通過的前提，在荷載不變的情況下，通過增大異形板面積，將梯形短邊（1.75m）按2m的步數(shù)逐步增大，直至和長邊（7.7m）長度相同。

通過有限元分析，可得異形板的最大彎矩、彎矩點、撓度、裂縫最大值變化情況，如表3 所示。

表3 不同異形板結(jié)構(gòu)的彎矩表

通過分析圖4 和表3 的數(shù)據(jù)可得知隨著短邊增大，異形板面積增加，并且逐漸擴大至規(guī)則矩形板，Mx 和My都在增大，且My的增幅更大，為55.9%；最大Mx點往右下方偏移，最大My點往左上方偏移，且邊界彎矩變小，內(nèi)部彎矩越顯集中。最后異形板的撓度沒有變化，最大裂縫值略微減少。

圖4 不同板型的彎矩云圖

4.2 研究同等荷載下，異形板、矩形板、正方形板的內(nèi)部受力情況。其結(jié)果如表4。通過圖5 和表4 可知，在同等面積、同等荷載條件下的板受力時的最大彎矩，隨著x 的增加使得My偏大，y 的增加使得Mx偏大。并且板形狀越規(guī)則，長短邊差距越小，彎矩越集中；反之則越分散。

表4 不同異形板內(nèi)部受力

圖5 不同異形板彎矩云圖

5 結(jié)論

通過對異形板的受力分析，結(jié)合實際的工程運用，得出以下結(jié)論：

5.1 異形板長短邊之比越大，其彎矩相對分散，大部分區(qū)域的彎矩值較為接近，狹窄區(qū)域的邊界彎矩值接近最大彎矩，且容易產(chǎn)生裂縫，裂縫也普遍偏大。因此實際施工施作異形板時要加強對狹窄區(qū)域的加固和拼接措施。

5.2 在相同荷載條件下的梁板受力，越規(guī)則，長短邊比越接近于1 的板彎矩越集中，四周彎矩較小，利于加固。其產(chǎn)生的裂縫越小。所以施作板時，其形狀越規(guī)則越利于安裝。

綜上，在要設(shè)置臨時梁板時，可考慮設(shè)置異形板，但要加強其狹窄區(qū)域和邊界的連接，但不能長期使用，易產(chǎn)生較大裂縫。