一、基本情况
获奖项目名称:单排钢-混组合柱高架车站结构建造关键技术研究与应用
主要完成单位:中铁工程设计咨询集团有限公司、清华大学、中国建筑科学研究院有限公司、中铁一局集团有限公司、中铁一局集团第一建设有限公司、中铁一局集团桥梁工程有限公司
主要完成人:陈慧、曲强、刘枫、庄亮东、曹志鹏、马福东、于晨昀、杜宏亮、王东良、刘建友、齐明、李文华、郭苏锐、张崇斌、杨金龙
二、项目背景
近年来,总书记多次强调交通强国、特别是对新时期城市轨道交通的发展,提出了绿色发展节约集约、低碳环保等目标。急需研发一种轻量化高架车站,减少征拆和占地,提高装配率,提升城市景观、提升全生命周期的经济性。
现状高架车站 轻量化高架车站
三、创新成果
本项目依托北京市、中国中铁科研课题3项,依托工程10余项,联合清华大学、中国建筑科学研究院、中铁一局等单位,历经十余年科技创新与实践。形成“单排钢混组合柱高架车站结构体系、抗震设计方法和装配化快速施工技术三大创新成果”。
1.提出了单排钢-混组合柱高架车站结构体系。发明了“T”型、类“中”型钢-混组合柱结构体系以及高架独柱车站消能减震体结构;开发了柱底增加H型钢节点和墩柱与承台嵌入式连接节点,形成“柱-基”联合作用体系;发明了“上翼缘贯通-柱内插式”节点构造型式,实现中震弹性和大震不屈服目标;优化了结构尺寸,实现了单排柱车站便捷进出和快速疏散。
2.建立了单排钢-混组合柱高架车站结构抗震设计方法。研制了单排钢-混组合结构大型模型振动台试验系统,开展了8度小震、中震、大震以及8度半大震4种工况的振动台试验,揭示了结构体系频率和刚度的衰减规律、揭示了扭转效应和鞭稍效应分布特征,探明了地震动受力特点和变形规律。制定了抗震性能评价指标及其标准,形成了首部轻型跨座式单轨交通设计导则等相关规范。提出了单排钢-混组合结构的力学模型和结构设计方法。制定了反应谱与地震波的选取方法,建立了“桩-桥-建”一体计算模型,提出了墩柱扭转效应的量化指标。
3.研发了单排钢-混组合柱高架车站装配化快速施工技术。研制了高抛免振捣自密实混凝土新材料;开发了钢-混组合单排柱车站装配式施工工艺及配套施工装备,提出了钢管柱一体化施工调垂方法;开发了钢-混组合结构混凝土分仓浇筑和体外振捣施工技术。解决了钢-混组合结构混凝土浇筑不密实的难题。
四、推广应用
研究成果建立了一种轻量化新型高架车站体系,运用于芜湖市轨道交通1号线、2号线一期工程和汕头试验线工程,推动了轨道交通车站领域的技术进步,填补了国内高烈度区无单排柱车站的空白,该体系提高了装配化率、提升了施工质量、提升了城市景观、提升了全生命周期经济性,实现了绿色发展、节约集约、低碳环保的发展目标。