【文章內(nèi)容簡介】 花崗巖2223978031300強風化花崗巖50232410680534000 三、工況工況編號工況類型深度(m)支撐剛度(MN/m2)支撐編號預加軸力(kN/m)1開挖32加撐25012003開挖64加撐55024005開挖136加撐125032507開挖工況簡圖如下： 四、計算 抗管涌驗算: 按砂土，安全系數(shù)K= 按粘土，安全系數(shù)K= 每道橫撐所受的總軸力第一道橫撐所受的軸力:第二道橫撐所受的軸力:第三道橫撐所受的軸力:支撐二：E=206Gpa,通過計算分析結果，在標準段本車站圍護結構采用800mm厚地下連續(xù)墻、支撐采用四道水平φ600，t=12mm~16mm鋼管支撐的方案是安全、經(jīng)濟的，可以滿足基坑開挖變形要求。 橫撐壓桿穩(wěn)定驗算由于第二道支撐所受的軸力最大，先取其進行穩(wěn)定性驗算。E=206Gpa, 該壓桿所受的應力==100 ， (公式來自于[2])。根據(jù)值，查材料力學教材可得穩(wěn)定因素則可得壓桿穩(wěn)定許用應力滿足穩(wěn)定性要求，因為支撐一和支撐二軸力比支撐三小，所以肯定也滿足。所以支撐采用3道Φ600，t=12mm鋼支撐是安全、經(jīng)濟的。 連續(xù)墻配筋（基坑外側），利用excel配筋公式進行配筋，取得到：，偏心距，偏心增大系數(shù)，混凝土受壓區(qū)高度，，計算受拉鋼筋面積:，配筋率為：%。對稱配筋則受壓區(qū)配筋面積也為。，裂縫寬度大小允許。圍護結構的施工方法及工程技術措施參見第五章的施工組織設計。第4章 車站結構設計 結構設計原則結構設計應滿足城市規(guī)劃、運營、施工、防水、抗震及人防等要求。保證結構在施工及運營期間有足夠的強度、剛度和耐久性。結構的凈空尺寸除滿足建筑限界和建筑設計要求外，尚應考慮施工誤差、測量誤差、結構變形、沉降等因素予以確定，其值可根據(jù)地質(zhì)條件、埋設深度、荷載、結構類型、施工方法等條件并參照類似工程的實測值加以確定。結構設計應根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地面建筑和地下埋設物狀況，結合結構防水的要求，通過技術、經(jīng)濟、環(huán)境影響和使用效果等綜合比較，選擇合適的結構類型和施工方法。根據(jù)車站結構的類型和施工方法，應分別按照有關的設計規(guī)范對其在施工階段和正常使用階段進行強度計算，必要時還應進行剛度和穩(wěn)定性計算。同時尚應按照混凝土結構規(guī)范進行抗裂和裂縫寬度驗算。結構設計時應與車站鄰近的建筑物統(tǒng)一協(xié)調(diào)，同步規(guī)劃與設計，并應考慮施工期間對車站結構的影響。深基坑工程設計應根據(jù)環(huán)境條件和基坑深度等確定合理的基坑保護等級，基坑支護結構及其構件應滿足強度和穩(wěn)定、變形的要求。當采用降水措施時，應嚴格控制地表沉降量，以確保鄰近建筑物和重要管線的正常使用，并根據(jù)安全等級提出監(jiān)測要求。截水帷幕應控制不致因滲漏而引起水土流失。結構計算模式的確定，應符合結構在施工和使用階段的實際工作條件，并反映結構與周圍地層的相互作用。結構設計應采取防止雜散電流對結構腐蝕的措施。鋼結構及鋼連接件應進行防銹處理。結構應根據(jù)施工環(huán)境類別，按設計使用年限為100年的要求進行耐久性設計。地下車站在結構、地基、基礎或荷載發(fā)生顯著變化的部位，或因抗震要求必須設置變形縫時，應采取可靠的工程技術措施，確保變形縫兩側的結構不產(chǎn)生影響正常行車的差異沉降和軌道的曲率變化。1地下工程的防、排水應遵循“以防為主，剛柔結合，多道防線、因地制宜，綜合治理”的原則。根據(jù)現(xiàn)行的《地鐵設計規(guī)范》和《地下工程防水技術規(guī)范》的有關規(guī)定，確定合理的防水等級和防、排水措施。 主要技術標準地下結構工程的安全等級為一級。車站的基坑安全等級為一級、出入口、風道基坑安全等級為二級。結構設計應按最不利情況進行抗浮穩(wěn)定驗算。在不考慮側壁摩阻力時。當適當考慮側壁磨阻力時。當結構抗浮不能滿足要求時，應采取相應的工程措施。一般環(huán)境中的地下車站普通鋼筋混凝土結構，按荷載的標準組合并考慮長期作用影響時，最大裂縫寬度允許值為：水中環(huán)境、土中缺氧環(huán)境；。當?shù)叵陆Y構位于有侵蝕性地段時，應采取抗侵蝕措施。地下結構應滿足防（火）災要求，結構的耐火等級為一級。車站結構抗震設防烈度為7度，車站設防分類為乙類，即按8度采取抗震構造措施，抗震等級定為二級，以提高結構和接頭處的整體抗震能力。地下車站必須具有戰(zhàn)時防護功能，在規(guī)定的設防部位進行結構設計時應按六級人防的抗力標準進行驗算，并設置相應的防護措施。地下車站及地下人行通道，防水等級為一級，不允許滲水，結構表面無濕漬；風道、風井結構防水等級為二級，頂部不允許滴漏，其他部位不允許漏水，結構表面可有少量濕漬，濕漬面積不應大于總防水面積的6/1000；任意100m2防水面積上的濕漬不超過4處。 結構方案選擇 主體結構方案車站位于紅荔路與紅嶺中路十字交叉路口處，呈東西向布置。本站所處場地西南角為政府規(guī)劃用地，施工時可用于交通疏散，根據(jù)經(jīng)濟性和適應性的原則，該站采用明挖法施工。車站主體結構斷面型式與施工方法密切相關，由于本站采用明挖法施工，因此采用矩形框架結構。根據(jù)建筑功能和建筑效果要求，以及以往地鐵車站的設計經(jīng)驗，推薦車站標準斷面采用單柱雙跨雙層矩形鋼筋混凝土框架結構，大概形狀見圖41。 車站結構尺寸的擬定結構各構件的厚度用工程類比法擬定：頂板厚度為800mm，底板厚度為800mm，側墻厚度為800mm，中柱子邊長為8001000mm，中板厚400mm。如下圖所示圖41 主體結構尺寸圖 建筑材料混凝土頂板、頂縱梁：CS8防水混凝土。中板、中縱梁：C30混凝土。底板、底縱梁：CS8防水混凝土。邊墻：CS8防水混凝土。立柱：C40混凝土。地下連續(xù)墻：C30混凝土。墊層：C15素混凝土。鋼材鋼筋混凝土結構：Q335鋼筋。預埋鋼板：Q235鋼。鋼支撐: Q235鋼。 結構計算 計算荷載及組合永久荷載：結構自重、頂板上覆土重、水壓力，水側壓力、水浮力、設備荷載。可變荷載：施工荷載、公共區(qū)站廳（站臺）層人群荷載、地面超載、地鐵列車荷載。偶然荷載：地震荷載按七度地震基本烈度考慮，人防荷載按六級人防抗力考慮。荷載組合荷載組合根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》(GB50009—2001)的規(guī)定及可能出現(xiàn)的最不利情況確定。結構計算按永久荷載、可變荷載、人防荷載、地震荷載等的各種組合進行。表41 荷載組合系數(shù)表荷載種類組 合永久荷載可變荷載人防荷載地震荷載永久荷載00可變荷載00人防荷載0地震荷載0本車站的結構荷載計算采用的是第一種荷載組合。 主體結構荷載計算表42 土層參數(shù)表土 層編 號土層厚度土層性質(zhì)天然容重（kN/m3）粘聚力(kPa)內(nèi)摩擦角( 176。)11 素 填 土19251562 礫質(zhì)粘性土2018121 全風化花崗巖23221221 強風化花崗巖2423123 中等風化花崗巖2542圖42 荷載計算簡圖1）、垂直荷載關于路面活荷載的采用標準，參照公路鋼筋混凝土橋梁設計規(guī)范中有關路面活荷載的規(guī)定，采用汽車—起20級，按折算等效均布荷載取q1=20kPa。對于矩形框架結構來說，計算作用于結構上的靜水壓力時，益按可能出現(xiàn)的最高水位考慮，～， 。則垂直土壓力為：頂板垂直荷載 （51） 式中 為垂直土壓力， 為第i層土的容重（kN/m3），地下水以上取天然容重，地下水以下的取飽和容重地面附加荷載，本設計取為20kPa中板垂直荷載根據(jù)《地鐵設計規(guī)范》，車站站臺、則其設計值為2）、側向荷載本工程地下水位于砂質(zhì)土層，可采用水土分算。選取車站有效站臺中心處計算側向水平土壓力。為簡化計算，采用土壓力加權平均：各層土的平均容重各層土的平均內(nèi)摩檫角式中 —車站側向荷載土各層的容重； —車站側向荷載土各層的內(nèi)摩檫角； —車站側向荷載土各層的厚度；側壓力系數(shù) 側墻土頂板處的側壓力 側墻土底板處的側壓力 地下水位在底側墻處的壓力 地下水位在底板處的浮力3）、列車荷載根據(jù)選定的車型以及車輛參數(shù)，換算為等效均布荷載，按20kPa計算。 結構內(nèi)力計算 1）、計算模型的確定地下結構是建筑在地層中的封閉式結構，就其結構本身是超靜定問題，考慮結構與圍巖的相互作用，由結構的變位才能確定被動荷載的范圍和大小。而結構的變位又在主動荷載和被動荷載共同作用下發(fā)生的，所以，求解過程式一個非線性問題。采用計算抗力的模型，將抗力作用范圍圍巖對襯砌的連續(xù)約束，離散為有限個作用在襯砌節(jié)點上的彈性支承，而彈性支承的彈性特性即為所代表地層范圍內(nèi)圍巖的彈性特性，根據(jù)結構變形計算被動抗力作用范圍和大小。地鐵車站一般為長通道結構，橫向尺寸遠小于縱向尺寸，故可以簡化為平面問題求解。本設計采用彈性支承鏈桿模型來反映地層與結構的相互作用及土體的非線性特性，因該車站采用明挖法施工，回填土與車站主體結構之間的側向約束較小，故計算時不考慮它們之間的彈性支承作用。用豎向彈性鏈桿模擬地層對底板垂直位移的約束作用。彈性鏈桿只能受壓，所有受拉應力作用的彈性鏈桿在計算中應予以拆除,直至彈簧單元全部受壓。輸入邊界條件、單元幾何特性、材料特性,然后利用有限元計算軟件(ansys)進行結構計算。在前處理中得到的結構分析模型如下圖和在后處理中可以得到結構內(nèi)力圖分別如下所示： 圖43 荷載模型圖圖44 結構變形圖圖45 結構彎矩圖圖46 結構剪力圖圖47 結構軸力圖 結構配筋 配筋計算截面根據(jù)最大內(nèi)力選取危險斷面進行配筋計算，所選截面如下圖所示：圖48 配筋計算截面圖表43 計算截面內(nèi)力表構件（截面）彎矩（kNm）軸力(kN)尺寸mm頂板上緣（11）頂板下緣（22）中板上緣（33）底板上緣（44） 底板下緣（55） 側墻迎土面（66）側墻背土面（77） 中 柱 車站頂板配筋計算1）、首先選取負彎矩最大截面即頂板中部外側受拉截面（11）作為配筋計算截面。截面尺寸計算長度彎矩設計值，軸力設計值,混凝土等級,采用Ⅱ級鋼筋(，)。①、求偏心矩附加偏心矩（取20mm和h/30偏心方向截面最大尺寸中較大值）初始偏心矩②、求偏心距增大系數(shù)，所以偏心矩增大系數(shù)η應該修正計算偏心受壓性質(zhì)對截面曲率的修正系數(shù)ζ1=所以取，構件長細比對截面曲率影響的系數(shù)則偏心矩增大系數(shù)③、判斷大小偏心計算偏心距所以屬于大偏心受壓構件④、求受壓區(qū)鋼筋面積AS，為使混凝土充分發(fā)揮作用，用鋼量最少，取則受壓區(qū)鋼筋面積 取選用4Φ25()⑤、求受拉鋼筋面積As受壓區(qū)高度，因此前面判斷為大偏心受壓是正確的。又因為所以受拉區(qū)鋼筋面積式中 －軸向力作用點至受壓區(qū)鋼筋合力點的距離則選用受拉鋼筋9Ф25（）所以非超筋所以非少筋⑥、裂縫寬度驗算根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》（GB 500102002）當時需驗算裂縫寬度。所以使用階段的軸向壓力偏心矩增大系數(shù)軸向壓力作用點至縱向受拉鋼筋合力點的距離縱向受拉鋼筋合力點至截面受壓合力點的距離按有效受拉混凝土截面面積計算的縱向受拉鋼筋配筋率按荷載效應的標準組合計算的軸向力鋼筋混凝土構件受拉區(qū)縱向鋼筋的應力裂縫間縱向受拉鋼筋應變不均勻系數(shù)最外層縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離受拉區(qū)縱向鋼筋的等效直徑所以最大裂縫寬度 所以裂縫滿足要求。⑦、斜截面配筋計算板的抗剪承載力足夠，不再進行抗剪承載力的計算，分布鋼筋按構造要求配置，取φ18@200。2）、其次選取正彎矩最大截面即頂板中跨部內(nèi)側受拉截面（22）作為配筋計算截面。截面尺寸計算長度彎矩設計值，軸力設計值,混凝土等級,采用Ⅱ級鋼筋(，)。①、求偏心矩附加偏心矩（取20mm和h/30偏心方向截面最大尺寸中較大值）初始偏心矩②、求偏心距增大系數(shù)，所以偏心矩增大系數(shù)η應該修正計算偏心受壓性質(zhì)對截面曲率的修正系數(shù)ζ1=所以取，構件長細比對截面曲率影響的系數(shù)則偏心矩增大系數(shù)③、判斷大小偏心計算偏心距所以屬于大偏心受壓構件④、求受壓區(qū)鋼筋面積AS，取則受壓區(qū)鋼筋面積 取選用4Φ25()⑤、求受拉鋼筋面積As受壓區(qū)高度則受拉區(qū)鋼筋面積式中 －軸向力作用點至受壓區(qū)鋼筋合力點的距離則