地铁车站贝雷梁悬吊雨水管施工方案设计

李连生

（陕西铁路工程职业技术学院 陕西渭南 714000）

地铁车站贝雷梁悬吊雨水管施工方案设计

李连生

（陕西铁路工程职业技术学院 陕西渭南 714000）

介绍了某地铁车站贝雷梁悬吊雨水管施工方案设计，利用MIDAS/Civil对贝雷梁、雨水管进行了力学受力分析与检算，提出了方案设计的改进建议。为今后类似条件的临时结构方案设计提供参考。

贝雷梁 雨水管 Midas civil 方案设计

1 工程概况

某地铁车站是某市轨道交通3号线第15个车站，位于城市街道的十字交叉路口上，沿街道东北-西南向敷设，向东北延伸至又一十字路口，是地下两层岛式带双停车线的车站。

车站外包总长468.9m，标准段宽度19.7m，采用11米岛式站台。车站设9个出入口3组风亭。主体及附属基坑均采用明挖法。地面标高约74.7m，结构底板标高约58.5m，结构底板埋深17.50～20.00m。车站围护结构连续墙厚800mm，C35水下混凝土。

在第二个十字路口，车站方向的横向街道路面下方铺设有市政雨水管，如图1所示。地铁车站地下连续墙设计显示两根雨水管位于冠梁之下。车站施工期间拟设两根1.42m的钢管通过，保证市政排水通畅。

图1 雨水管布置图

2 悬吊方案设计

本工程选用“321”型二排单层贝雷架组成简支梁，计算跨度3m×7=21m，支座置于冠梁之上。主桁架两排贝雷架中心间距0.45m。横桥向内侧贝雷主桁架中心间距4.2m，两根雨水管悬吊于横梁之上，雨水管的内侧净距0.66m。贝雷梁悬吊雨水管的布置图如图2、3所示。

图2 正面与平面图

图3 横断面图

3 悬吊设计计算

3.1 雨水管设计

（1）荷载计算

管壳自重：Gs=3.14/4×(1.4202−1.3922)×21×78.5=101.89KN

污水自重：Gw=3.14/4×1.3922×21×11=351.37KN

单根雨水管总重：G=Gs+Gw=101.890+351.37=453.26KN

雨水管自重线荷载：q=G/ l=453.26/21=21.58KN/m

（2）结构检算

利用Midas Civil软件建立有限元模型，将雨水管视跨度为3m×7=21m的多跨连续梁，如图4所示。除钢管两侧吊点位置视为固定端支座之外，其余吊点位置均视为活动铰支座。

图4 雨水管计算模型

图5 雨水管吊点反力（单位:KN）

图6 雨水管组合应力图(MPa)

图7 雨水管Z向挠度(mm)

由图6可知，雨水管的最大组合拉应力0.19MPa <[σ]=145MPa ，合格。

由图7可知，雨水管的最大挠度fmax=0.003mm

3.2 贝雷梁设计

3.2.1 荷载计算

将图5中的雨水管支座反力（吊点反力）的一半反向施加给贝雷梁横梁。由图2的平面图可知，单根雨水管共有30个吊点。平均每个吊点力为G /30=453.26/30=15.11KN 。

3.2.2 结构检算

建立Midas Civil有限元模型，如图8所示。该模型共有节点数量638个，单元数量1019个，支撑边界条件8个，弹性连接60个，释放梁端约束48个。纵桥向每排7个贝雷架单元之间为铰连接。

图8 贝雷梁有限元模型

（1）强度检算

利用Midas Civil软件求解得到贝雷梁及其主桁、横梁、支撑架的组合应力图如图9~12所示：

图9 贝雷梁组合应力图

图10 贝雷梁主桁组合应力图

图11 贝雷梁横梁组合应力图

由图9及图10可知，整个贝雷架的最大组合应力发生在主桁上：

最大拉应力231.77MPa <[σ]=273MPa ；最大压应力226.81MPa <[σ]=273MPa ，合格。

由图11可知，贝雷架横梁组合拉应力85.19MPa <[σ]=145MPa ，合格。

由图12可知，贝雷架支撑架最大拉应力13.15MPa<[σ]=145MPa ，最大压应力59.93MPa <[σ]=145MPa ，合格。

图12 贝雷梁支撑架应力图

（2）刚度检算

利用Midas Civil软件求解得到贝雷梁主桁及横梁的挠度图如图13、14所示：由图13可知，贝雷架主桁的最大Z向挠度超出挠度限值原因分析如下：

图13 贝雷梁主桁Z向挠度

图14 贝雷梁横梁Z向挠度

①雨水管污水比重一般略大于1，本次比重取值1.1，偏大；

②雨水管总长为27.3m，外径1420mm，壁厚14mm，惯性矩1.527449×1010mm4，雨水管的抗弯刚度很大、自承能力强。本次取其21m长度范围内的自重施加在贝雷架横梁上的，这个数值是偏大的。

③建立贝雷架有限元模型时，纵桥向每排7个贝雷架单元之间是理想的铰连接，不考虑其抗弯能力。

4 结论

贝雷架的最大组合应力发生在主桁上。最大拉、压应力均小于容许应力，强度检算是安全的。贝雷架主桁的最大Z向挠度超出挠度限值13.9mm，可设预拱度解决。

[1]中华人民共和国住房与城乡建设部.JGJ162-2008 建筑施工模板安全技术规范[S] .北京:中国建筑工业出版社2008.

[2]中华人民共和国住房与城乡建设部. GB 50017-2003钢结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社2011.

[3]交通部交通战备办公室.JGJ162-2008装配式公路钢桥使用手册[M].北京:人民交通出版 1998.

[4]黄绍金,刘陌生.JGJ162-2008 装配式公路钢桥多用途使用手册[M].北京:人民交通出版社2002.

Construction Scheme Design of Storm Sewer Suspended
by Bailey Beam in Subway Station

LI Lian-sheng
（Shaanxi Institute of Railway Technology Weinan Shaanxi 714000 China）

The article introduces the construction scheme design of storm sewer suspended by bailey beam in a subway station. The mechanical force analysis and check computation on the bailey beam and storm sewer is made by Midas/Civil, and suggestions on improvements are put forward, which provide references for similar scheme design of temporary structure in future constructions.

bailey beam storm sewer Midas civil scheme design

A

1673-1816(2016)04-0039-06

2016-04-20

李连生（1969-），男，河南巩县人，副教授，桥梁与隧道工程方向。