2012 年奥运会和残奥会

项目概况

实现“史上最绿色奥运会”——岩土工程师挑战赛

申办 2012 年奥运会和残奥会时，曾承诺要举办“史上最具可持续性的奥运会”。尽管成本和时间有限，但奥运交付局 (ODA) 必须实现这一目标。因此，该局要求岩土工程师调整奥林匹克公园的设计和建设的许多方面，使其更具可持续性。



本文介绍了使 2012 年伦敦奥运会成为“有史以来最环保的奥运会”的一般流程，并包含了岩土工程案例研究，展示了即使是简单的设计如何融入可持续发展目标。

此项目中涉及的软件

Oasys 如何证明其价值

为了履行承诺，ODA 制定了一套 12 项可持续发展目标，要求所有交付合作伙伴实施。

参与奥运会的工程师必须将这些目标纳入设计中，并设定了以下目标以提供更具体的要求：

  • 按价值计算，20% 的建筑材料将被再利用或回收利用
  • 按重量计算，25% 的骨料将被再利用（占总骨料的比例）
  • 90% 的拆除材料将被再利用和回收利用
  • 所有基础设施均需获得 CEEQUAL 认证

CEEQUAL 认证的要求尤其重要，因为所有声明都必须有证据支持，因此要求设计师提供图纸、计算和会议记录并相应地记录他们的行动。



加筋土设计


奥林匹克公园涉及广泛的景观美化。大量的岩土工程设计采用了加筋土设计。桥台选择了斜角加筋土设计，这不仅是为了美观，也是为了生态。斜角加筋土减少了城市热岛效应，并为种植和创造栖息地提供了机会。


加固土方工程设计也提供了融入可持续性的机会，但对于如此广阔的河流交织的场地来说，这增加了岩土工程的限制。

桥梁和河流周围加固土方工程的岩土工程设计采用了基底加固，为了获得显著的保留高度，加固土坡度建立在振动混凝土柱 (VCC) 上。最初提出了 2,700 个 VCC 以满足设计标准并解决地面条件的不确定性。提出了现场测试，这意味着可以精确测量所需的 VCC。现场测试使整个项目所需的 VCC 数量从 2,700 个大幅减少到 2,000 个，平均每个单位节省 500 英镑，并大大节省了施工时间。

工程师还使用 Oasys Slope 来评估边坡稳定性。Oasys Slope 可以轻松地将基底加固纳入边坡设计，并能够评估边坡的洪水风险。设计指南还允许偏离标准材料（例如 6I 级填料），以满足重复使用材料的目标。因此，当浅坡使用聚合物土工格栅时，会考虑来自现场填料来源的材料，并且评估这些材料对拟议的加固土方工程边坡稳定性的影响至关重要。

了解场地的几何形状也很重要。考虑了每个斜坡的多个横截面，以评估 VCC 的范围、基底加固以及现场填料代替标准加固土填料的适用性。
整体式桥梁设计

整体式桥台的桥梁具有两大优点：首先，它省去了伸缩缝和支座，从而降低了桥梁的维护和全寿命成本；其次，上部结构在端部支撑处受到约束，因此端部力矩抵消了现场力矩，从而使桥梁的建筑高度较小。这节省了材料，满足了可持续性的关键要求。

然而，整体式桥台的岩土工程分析并不简单。土壤、路堤、桥台、桥墩和桥面都必须被视为一个柔顺系统，这对荷载分布计算提出了挑战。整体式桥梁设计的一个重要方面是土壤-结构相互作用的建模。对于具有垂直桩的桥台，特别是只有一排的桥台，由于蠕变和收缩而导致的上部结构缩短以及牵引力引起的运动，会引起与桩和周围土壤的组合刚度直接相关的弯矩。要计算桩的弯矩，必须考虑土壤的刚度。

工程师需要使用一种简单的方法来分析土壤结构相互作用，以确定关键设计参数的影响和敏感性，并快速制定各种方案。设计水平应能够确定最合适的方案，然后通过审批和详细设计。

土壤结构相互作用的分析需要解决几种不同的载荷条件，每种载荷条件都可能对整体桥梁产生关键影响，并涉及桥面运动（位移和/或旋转）和桥台背面土壤阻力的相互作用。


这些可以概括为：


  • 由于桥台后方土壤刚度抵抗车辆载荷而导致桥面旋转。
  • 由于桥面膨胀/热棘轮效应导致长期土壤压力增加。
  • 热收缩和土壤压力降低。

  • 土壤压力抵抗断裂载荷。


在 BA 42/96 的指导下，使用 Oasys Frew 快速而保守地分析复杂问题。从奥林匹克公园项目获得的设计经验被用于进一步开发 Oasys Frew，现在它采用了整体桥梁设计。



摘要


奥林匹克公园的设计是一个展示创新并为设计师设定新的可持续性标准的机会。讨论的例子展示了研究、前沿分析和示范设计如何带来可持续的结果。以下引言说明了工程师对可持续设计的影响如何留下了遗产。

“设定高标准意味着这种设计水平将需要岩土工程师在未来维持”。
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