【文章內容簡介】 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生影響正常行車的差異沉降和軌道的曲率變化。 11．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。 設計標準 1．地下結構工程的安全等級為一級。 2．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。 3．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，其抗浮安全系數(shù)不得小于 。當適當考慮側壁磨阻力時，其抗浮安全系數(shù)不得小于 。當結構抗浮不能滿足要求時，應采取相應的工程措施。 4．一般環(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、洞內干燥環(huán)境或洞內潮西 南 交 通 大 學 第 12 頁 濕環(huán)境 ；迎土面地表附近干濕交替環(huán)境 。 5．當?shù)叵陆Y構位于有侵蝕性地段時，應采取抗侵蝕措施，混凝土抗侵蝕系數(shù)不得低于 。 6．地下結構應滿足防（火）災要求，結構的耐火等級為一級。 7．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。 8．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。 9．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，單個濕漬的最大面積不大于 。 出入口及風道 設計 出入口通道結構設計 車站共設 4個出入口（其中 1號口為預留出入口），根據建筑功能要求， 4號出入口平段通道寬度為 5m， 2號出入口平段通道寬度為 ， 4號出入口平段通道結構凈高分別為 、 、 ，各出入口通道內設有人防段。出入口通道結構均采用矩形框架結構，結構厚度由工程類比和計算確定 ,本設計從略。 風道結構設計 車站設兩個風道，風道一側通過風井出地面，另一側與車站主體相接。風道結構采用矩形框架結構。標準斷面凈寬 ，凈高 ，結構厚度由工程類比和計算確定 ,本設計從略。 結構框架 擬定 結構尺寸擬訂的原則 （ 1）結構尺寸應滿足車站使用功能的要求； （ 2）結構尺寸應滿足結構各種狀態(tài)下承載、變形要求； （ 3）結構尺寸應滿足施工工 藝的要求。 中間豎向支撐系統(tǒng)的設置 西 南 交 通 大 學 第 13 頁 蓋挖逆作法設置中間豎向支撐系統(tǒng)與基坑兩側的擋墻共同傳遞豎向力，中間柱的設置有三種方式。一是在永久柱兩側單獨設置臨時柱；二是臨時柱與永久柱合二為一；三是臨時柱與永久柱合一同時另增臨時柱。本設計采用第二種方法，選這種方法時在施工結構頂板前，需要首先在永久柱的的位置修建柱及柱下基礎。 本設計在柱下面采用鉆孔灌注樁基礎，根據地質條件，此基礎是摩擦樁，其尺寸根據其各個時間段的施工最大荷載進行設置。 根據我國蓋挖 逆 作 車站的修建經驗，可以用比較法設置中間豎向支撐系統(tǒng)的的柱基 礎的有效長設為 38m. 主要結構的尺寸的擬定 天津大直沽路車站為雙層三跨結構，本設計設計 的是 主要的兩個截面即標準斷面的截面和端頭井斷面 ，其結構尺寸如下圖所示： 圖 241 標 準 結 構 尺 寸 圖 示西 南 交 通 大 學 第 14 頁 圖 242 端 頭 井 結 構 尺 寸 圖 示 荷載 組成及荷載圖示 本設計采用的是蓋挖逆作法施工，在施工工程中其荷載的情況有不同的變化，在設計時其主體結構按照使用時候的荷載情況計算，其荷載的圖示如下圖所示，其施工中的荷載變化將在后面的施工設計中作 出說明 道床重量列車活載結 構 自 重人 群 設 備 荷 載垂 直 土 壓 力汽 車 荷 載水土側壓力汽車荷載產生的側向土壓力圖 251 標 準斷面荷載圖示 西 南 交 通 大 學 第 15 頁 地面車輛荷載極其沖擊力 在道路下方的暗挖車站結構，地面車輛荷載可按 10kp的均布荷載取值，不考慮沖擊力的影響。 覆土壓力 暗挖法施工的車站，一般的埋深較淺，故作用于車站頂板的土壓力按頂板上全部土體的重量考慮，作用于車站上的靜水壓力按照歷史上出現(xiàn)的最高水位計算，該車站的水位在 ~，故本設計取 。 附qhq ii ?? ?? ? （ 51） k P ? ??????? 式中 ?q 為 垂直土壓力 ， ? i 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 q 附 地面附加荷載，本設計取為 20kPa 不平衡水土壓力 有地下水時側壓力的計算有兩種方法 第一種方法，對于砂性土可采用水壓 力與土壓力分開計算，然后疊加 wiwiii Hhe ???? ?? ? （ 52） 式中 ie — 計算點處的側壓力； i? — 計算點處的土的側壓力系數(shù)； iH — 計算點處地下水位的高度； w? — 水的側壓力系數(shù)，一般取為 1； wr — 水的容重，一般 3/10 mkNrw ? ； i? — 各層的圍巖容重，地下水位以上的土體，采用天然容重 ? 及對應的側壓力系數(shù) λ ，地下水位以下的土采用有效容重 r? 及對應的側壓力系數(shù) 39。? 計算土壓力其中土的有效容重為 ws ??? ??39。 第二種方法，對于粘性土，土中的水大多為結合水，此時將水壓力視為土壓力的一部分與土壓力一起計算 iii he ?? ?? （ 53） 式中各符號的含義同前。 西 南 交 通 大 學 第 16 頁 21 土層參數(shù)表 土 層 編 號 土層厚度 土層 性質 天然容重（ kN/m3） 粘聚力 (kPa) 內摩擦角 ( 176。 ) 飽和容重 （ kN/m3） 側壓系數(shù) λ （靜止土壓力） 1 素 填 土 2 粉質粘土 3 粉質粘土 4 粉 土 5 粉質粘土 6 粉 砂 蓋挖逆作法多以鉆孔灌注樁或地下連續(xù)墻作為基坑的支護，成樁（墻）過程中對地層極少擾動，又以頂、樓板代替橫撐，基坑開挖引起的墻體變形較小，與一般放坡開挖或用順作法的地下結構相比，當?shù)貙虞^穩(wěn)定時，施工期間的作用在坑底以上場面的土壓力更 接近于靜止土壓力。 一般在沒有確定的數(shù)據時，靜止土壓力系數(shù)用如下的公式進行計算： 砂性土 ,sin1 ?? ?? （ ,? 是有效內摩擦角 , C????, ） 黏性土 , ?? ?? 超固結黏土 )s in1( ,2/1 ?? ?? OC R 地面以下 頂板處的側向壓力 e1＝ λ 2? iihq （ 54） k P )(??????????? 地面以下 處土層分界點處的側向壓力 e2上 ＝ λ 2? iihq （ 55） k P a111)(??????? e2下 ＝ λ 3? iihq （ 56） 西 南 交 通 大 學 第 17 頁 k P )(? ???? 地面以下 處土層分界點處的側向壓力 e3上 ＝ λ 3? iihq （ 57） k P )(? ?????? e3下 ＝ λ 4? iihq （ 58） = ) 1 ( ????? = 地面以下 底板處的側向壓力 e4＝ λ 4? iihq = ) 1 (2 9 3 ??????? = 上面所有的荷載為水土不平衡水土壓力和其增量和地面車輛荷載、施工荷載產生的側向壓力 結構自重 本設計使用 ansys軟件進行分析，分析的時候定義材料的幾何特 性和材料特性，軟件自動考慮結構自重。 列車荷載及其沖擊力 參照南京地鐵的實例，采用工程類比的方法，本設計考慮列車荷載及其沖擊力為20kPa。 車站上方和破壞棱體內的設施和建筑物壓力 在計算這部分荷載時，應考慮建筑物簌簌的現(xiàn)狀和以后的變化，凡規(guī)劃明確的，應以其設計的基地應力和基地距隧道結構的距離計算；凡不明確的，應在設計要求中作出規(guī)定，本設計取 20kPa。 人群荷載和道床重 根據《地鐵設計規(guī)范》，車站站臺、樓板和樓梯等部位的人群均步荷載的標準值應采用 . 西 南 交 通 大 學 第 18 頁 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圍巖的彈性特性，根據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彎矩圖分別如圖所示： 圖 262 標 準 斷 面 結 構 模 型 圖 西 南 交 通 大 學 第 19 頁 圖 262 端 頭 井 斷 面 結 構 模 型 圖 結構計算 經 ansys軟件進行有限元分析所得到的結構的內力 圖如下所示 圖 271 標 準 斷 面 結 構 模 型 圖 西 南 交 通 大 學 第 20 頁 圖 272 端 頭 井 斷 面 結 構 彎 矩 圖 經 ansys軟件進行有限元分析所得到的結構的內力見下表 表 22 標準斷面結構內力 構件 彎矩（ kN m） 軸力 (kN) 尺寸 ? ?hb? mm 頂板上緣 9001000? 頂板下緣 9001000? 中板上緣 4501000? 中板下緣 4501000? 底板上緣 10001000? 底板下 緣 10001000? 側墻迎土面 7001000? 側墻背土面 7001000? 中 柱 8001000? 西 南 交 通 大 學 第 21 頁 表 23 端頭井段斷面結構內力 構件 彎矩（ kN m） 軸力 (kN) 尺寸 ? ?hb? mm 頂板上緣 9001000? 頂板下緣 9001000? 中板上緣 4501000? 中板下緣 4