[發明專利]一種地下工程連通接駁等效剛度加固的方法

在審

• 申請號: 202111112671.3
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113886913A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 雷升祥;趙偉;李梅麗;丁正全;鄒春華;陳橋楓
• 申請（專利權）人: 中鐵十八局集團有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;E02D29/045;G06F119/14
• 代理公司: 北京睿博行遠知識產權代理有限公司 11297
• 代理人: 董自亮

本發明公開了一種地下工程拓建時連通接駁等效剛度加固的方法，本方法主要分為兩個階段，第一個階段是對既有結構直接開洞狀態進行評估；第二階段為既有結構極限承載狀態評估；當第一個階段評估為不安全時，采用先加固后開洞的方法。當第一個階段評估為安全時，進行第二個階段的評估，當第二個階段評估安全時，采用不加固直接開洞的方法，當第二個狀態評估不安全時，采用先加固后開洞的方法。本方法揭示既有地下工程加固、開洞的力學轉化機理，提出了連通接駁等效剛度加固力學分析方法及等效剛度加固結構形式，充分發揮加固環梁對既有結構的約束作用，最大限度地實現對原有鑿除結構的力學功能替代，確保既有結構的承載安全。

技術領域

本發明涉及一種針對地下工程連通接駁的等效剛度加固分析評估和結構計算方法，屬于地下工程拓建安全分析技術領域。

背景技術

隨著人口向大城市聚集，在有限的城市地表空間前提下，向地下空間發展成為未來大城市發展的唯一選擇。目前，以城市商業中心為核心和以軌道交通站點為核心的地下商業街、地下停車，地下餐飲等物業形態越來越多，但由于建造時空的不連續，地下空間的連通性和系統性差，有必要進行基于既有結構的城市地下空間拓建改造，實現不同區域和不同時期建造的地下設施互連互通、消隱擴能、功能整合。

在既有地下空間的基礎上，建設多維度、網絡化、一體化的城市地下空間，新舊結構接駁必然要解決既有結構開洞的問題，如北京地鐵王府井站、蘋果園站、宣武門站，天津地鐵思源道站等都存在大量的地下結構側墻開洞加固與鑿除難題。地下空間結構具有高次超靜定的特征，既有結構墻、板開洞后，導致原結構內部約束條件和荷載傳遞路徑發生變化，進而改變局部結構的受力狀態，可能對結構的長期安全構成威脅。

工程實踐中，側墻開洞常采用“邊開洞、邊加固”的方式，其主要施工步序如圖1所示：a)將開洞范圍分為洞邊墻體和洞中墻體；b)破除兩側洞邊墻體，保留中間部分墻體；c)施做兩側邊柱及部分頂梁，架設臨時支撐；d)破除中間墻體；e)施做中間部分梁，形成環梁結構；f)拆除臨時支撐。

目前，建筑結構的加固側重強度的校核，對以結構剛度控制為中心的加固方法研究較少。對于拓建工程連通接駁來說，結構強度滿足開洞時的即時安全，并不代表既有結構的永久安全；更重要的是，開洞改變了結構的剛度屬性，結構動力特性和內力分配因而也受到剛度的影響。現行《混凝土結構加固設計規范》(GB 50367-2013)，提出避免對未加固部分、以及相關的結構、構件和地基基礎造成不利影響，從力學上講，正是從“剛度”層面提出對結構加固的要求。

發明內容

本發明主要針對的技術問題是由于針對結構開洞加固的剛度問題的研究較少，在進行結構強度校核時，加固環梁截面往往憑經驗設定，缺乏力學依據。實踐中常見“先開洞、后加固”的方式，則是利用超靜定結構在正常使用狀態下的結構冗余度，降低了結構在極限承載力下的安全。

本發明主要的技術方案是提出了一種地下工程連通接駁評估和等效剛度加固的方法，本方法主要分為兩個階段，第一個階段是對既有結構直接開洞狀態進行評估，既有結構直接開洞評估狀態分為既有結構正常使用和既有結構承載能力，評估狀態為不安全時，采用先加固后開洞的方法，評估狀態為安全時，進入第二階段評估；第二階段為既有結構極限狀態評估，既有結構極限狀態評估分為既有結構極限正常使用和既有結構極限承載能力，評估結果為安全時，直接開洞不加固、評估狀態為不安全時，采用先加固后開洞的方法。

圖2為網絡化拓建連通接駁開洞加固的兩階段兩狀態結構設計評估方法。

所述的加固指的是洞口的永久性加固，不加固指無永久加固(有或無臨時加固)。

所述的開洞階段指按開洞時實際荷載驗算，極限狀態指按結構的極限荷載條件驗算；

所述的正常使用指變形及裂縫等影響使用功能的驗算，承載能力指影響結構安全的強度驗算。

先進行直接開洞的安全評估，第一種為直接開洞階段不安全的需先進行加固，第二種為開洞階段安全的需進一步進行極限狀態評估。