哈尔滨西站轨道层计算模型简化方法探析

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1、哈尔滨西站轨道层计算模型简化方法探析　　摘要考虑站房结构承受动力荷载的特殊性，又兼顾了框架结构的特点，对站房结构进行有限元结构离散分析，通过不同的单元模拟方法对比分析，研究合理的模型简化方法，使结果更接近结构真实受力状态。关键词哈尔滨西站轨道层计算模型简化分析中图分类号：U231文献标识码：A1项目概况哈尔滨西站工程位于黑龙江省哈尔滨市哈西新区、群力新区交界处，距哈尔滨站8公里，距离太平国际机场25公里。哈尔滨西站站房工程包括：南北站房、高架站房及设备用房等，设有基本站台2座，尺寸为450mx15mx1.25m；设有中间站

2、台8座，尺寸为450mx12mx1.25m。站房下有地铁4号线5号线通过。哈尔滨西站轨道层位于建筑平面D至R轴线与7至10轴线之间，有22条车道通过，4条高速铁路，18条普通铁路。图1哈尔滨西站轨道层布置立剖2拍平与不拍平计算模型比较4对于火车站轨道层这种桥建混合型结构，需要按照建筑结构和桥梁结构两个专业进行设计计算，该工程采用了sap2000和Midascivil两个程序进行有限元离散分析，以Midas分析为主，sap2000来复核计算模型结果。本文仅就对Midas模型的选取做探讨分析。由图1轨道层布置立剖图可知，站台板

3、和站台梁与框架横向主梁固结在一起，由于站台梁梁高3.4m，在站台结构模拟中，将采取了两种模拟方法，用以确定合理的建模方法。2.1未拍平模型未拍平模型将按照实际结构构造，把站台梁板均模拟进去，站台板采用板单元，以期望能够得到实际的受力情况，未拍平模型见图2。图2未拍平计算模型图3横向主梁1600x2700mm恒载下弯矩图图4横向主梁1600x2700mm恒载下剪力图图5横向主梁1600x2700mm系统升温下弯矩图图6横向主梁1600x2700mm系统降温下弯矩图4横向主梁1600x2700mm在恒载及温度作用的内力计算结果

4、如图3~图6。通过对计算结果的分析，按铁路设计规范进行计算时，在整体升降温的工况下，内力计算结果弯矩值显著偏大，接近于恒载作用下的弯矩值。在建筑结构设计中，考虑到整体结构的共同作用，对温度的影响考虑较小，一般会对温度引起的内力结果进行折减甚至不考虑温度的作用。此模型中，温度对结构的作用占的比例与恒载相当，这样的计算结果是明显不合理的。2.2拍平模型通过对计算模型一的研究，发现由于站台梁板与横向主梁的模拟过程中，约束过强，导致温度作用下产生很大的内力值，实际上板梁结构中，温度对结构的影响会通过结构变形释放掉一部分内力。鉴于站

5、台板梁上活载较小，将站台板及站台板上的荷载以集中力的形式直接加载到站台梁上，以减小梁板固结时温度对整个结构的影响，故站台荷载简化后具体模型见图7。图7拍平后计算模型图8横向主梁1600x2700mm恒载下弯矩图图9横向主梁1600x2700mm恒载下剪力图表1拍平前后恒载作用下剪力计算结果对比第四跨跨中表2拍平前后恒载作用下弯矩计算结果对比从两个模型在恒荷载下的内力结果来看，两个模型的中墩截面内力结果还是比较接近的，通过对sap模型的计算结果比对，结果也是在可接受误差范围之内的。图10横向主梁1600x2700mm系统升温

6、下弯矩图图11横向主梁1600x2700mm系统升温下剪力图4图12横向主梁1600x2700mm系统降温下弯矩图图13横向主梁1600x2700mm系统降温下剪力图图10~图13是拍平后的模型在系统升温和系统降温的作用下框架横梁的内力图，温度引起的弯矩值大约占恒荷载弯矩的20~30%，在正常的合理范围之内。综上所述，通过两个不同单元模拟方法对比分析，最终采用拍平后的简化模型对结构进行模拟分析，使结果更接近结构真实受力状态。参考文献：[1]顾健，钱世楷，《部分预应力框架结构设计中的几个问题》[C]，工程建设实践与研究论文集

7、，杭州2004；[2]车惠民，邵厚坤，李霄萍，《部分预应力混凝土理论设计工程实践》[M]，西南交通大学出版社；[3]邓永强，朱一飞，《部分预应力多跨连续框架梁设计研究》[J]，工业建筑，1994；[4]张春山，《大跨度部分预应力钢筋混凝土梁设计》[J]，工程建设与设计，2001年第3期；作者简介：包碧玉（1981-），女，2006年毕业于北京交通大学桥梁与隧道专业，硕士，工程师，江苏省交通规划设计研究院北京分院4