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于 1911 年左右建成的海軍拱門(Admiralty Arch)是倫敦最具標志性的建筑之一,坐落于摩爾大街的盡頭,摩爾大街可從白金漢宮直通特拉法加廣場。拱門為地上六層、地下兩層的建筑,其中三個拱門可供過往車輛和行人通行。WSP是世界領先的專業工程顧問公司之一,受委托將拱門改造成一家全新的華爾道夫酒店,該項目計劃于 2022 年完工。
WSP 負責這一極具挑戰性項目的結構工程工作。在地下,將在拱門的兩側、現有道路的正下方新增兩層。此項目目標為:克服復雜的工程和巖土工程要求,提供臨時和永久的結構解決方案,并通過簡化的設計和項目交付流程提高效率。
特拉法加廣場的地下部分深 12 米,包含兩個主樓層,其中B1 層是水療和泳池設施,B2 層是舞廳。這些地下樓層位于兩條倫敦地下隧道的正上方,需要一個箱體系統保障房間隔音。另一項挑戰是,在確保交通暢通的前提下,在倫敦最著名的其中一條道路下面建造新的地下室。由于每次只能關閉三條車道中的一條,現場必須分三個階段施工,關閉一個車道,并根據交通需求調整運維。
復雜的地下空間結構給團隊帶來了巨大的挑戰,例如如何處理好與施工現場下方土壤以及兩條地下隧道的關系。如果規劃不恰當,可能會破壞隧道的完整性,而隧道上移可能會使隧道變形并永久性地破壞隧道。在標準的建筑施工中,地基可以支撐建筑物。然而,在這種情況下,地下室上方沒有上部結構,為了控制粘土卸載膨脹引起地面隆起,需要在隧道的兩側設置抗拔樁。讓樁的拉力控制地下室基礎上浮,從而保證隧道不發生上浮。
借助 Bentley 的結構分析和巖土工程軟件,項目團隊采用自上而下逆作法,解決了工程、建模和協調方面的挑戰。最終,項目團隊減少了約 25%的總結構設計時間,并能夠及時向現場提供施工文檔。
WSP 使用 PLAXIS 制定了詳細的地面運動評估 (GMA) 方案,以充分了解土壤與結構的交互作用,并有效提供所需的抗拔樁和平衡荷載。團隊人員還使用 RAM 準備分析和設計模型,以通過改變不同樁的彈性剛度來匹配 GMA 的結果。RAM 支持設計團隊內部的有效協作,生成了易于理解和交流的信息。
項目團隊使用 PLAXIS 來預測橫截面水平的運動和力,并根據此分析確定直徑、襯砌力和應力的最大變化值。團隊還使用 PLAXIS 2D 進行二維有限元分析 (FEA),使用 PLAXIS 3D 進行了三維有限元分析以研究隧道鏈路的縱向影響。
WSP 使用 RAM 為該項目的所有地下室板筏基礎確定了最有效的解決方案。團隊通過對不同厚度的板進行迭代分析,找到同時滿足板厚度、鋼筋用量以及自重的平衡值,進而得以最有效抵抗隆起的地下室。Bentley 開放式建模和模擬應用程序還幫助整個設計團隊有效協作,并幫助生成易于理解和交流的信息,這是獲得相應的法定批準的關鍵。
WSP 的助理結構工程師 Diego Padilla Philipps 表示:“ RAM提供了一個成功分析、設計和交付的平臺,這超出了我們的預期。我們愿意在混凝土建筑中使用 RAM 軟件,其靈活性能夠幫助我們清晰、有效地協調設計過程,溝通設計意圖。”