【正文】 %4600 %5750 %3942 %4050 6%5700 %14823 %18720 %14400 %14400 %14400 %14400 %14400 %14400 %14400 %14400 豎向彈簧16800表324 彈簧位置與剛度確定圖318工況三剪力彎矩圖工況四：架設(shè)第三道支撐，圖319 工況四荷載示意圖地基彈簧位置與剛度確定：彈簧設(shè)計(jì)深度kh均值Mpa/mKh設(shè)計(jì)值比例系數(shù)Kh輸入值 %0 %1150 %1725 %2875 %5750 %3942 %4050 6%5700 %14823 %18720 %14400 %14400 %14400 %14400 %14400 %14400 %14400 %14400 豎向彈簧16800表325 彈簧位置與剛度確定圖320工況四剪力彎矩圖工況五：架設(shè)第四道支撐，開挖至基坑底。圖321 工況五荷載示意圖地基彈簧位置與剛度確定：彈簧設(shè)計(jì)深度kh均值Mpa/mKh設(shè)計(jì)值比例系數(shù)Kh輸入值 %0 %2149 %2455 %3243 6%5700 %14823 %18720 %14400 %14400 %14400 %14400 %14400 %14400 %14400 %14400 豎向彈簧16800表326 彈簧位置與剛度確定圖322 工況五剪力彎矩圖圖323 各工況剪力包絡(luò)圖圖324 各工況彎矩包絡(luò)圖由包絡(luò)圖可知最大正彎矩為 kNm，最大負(fù)彎矩為 kNm地連墻內(nèi)力計(jì)算部分：按照課程設(shè)計(jì)要求，需要假設(shè)采用地連墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)再進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。各工況荷載、地基彈簧的設(shè)置位置、與sap模型的建立和鉆孔灌注樁計(jì)算部分一致，改變截面參數(shù)如下圖所示：圖325 地連墻截面設(shè)置計(jì)算得各工況下地連墻的剪力、彎矩如下所示：圖326 地連墻剪力包絡(luò)圖圖327 地連墻彎矩包絡(luò)圖從各工況數(shù)據(jù)以及彎矩包絡(luò)圖上可以得出，1000mm厚度地連墻在各個(gè)工況下的最大正負(fù)彎矩，m，m。 根據(jù)上述計(jì)算，可以得到各個(gè)支撐在各個(gè)開挖階段工況下的軸力，但是，支撐作用不只在開挖階段，在主體結(jié)構(gòu)施工階段，也有著重要的作用，所以，在考慮支撐軸力時(shí)，必須考慮主體結(jié)構(gòu)回筑階段軸力大小，將在本設(shè)計(jì)在后面章節(jié)中討論。四 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是確定主體結(jié)構(gòu)材料和尺寸滿足使用階段的耐久性要求。主體結(jié)構(gòu)尺寸的擬定是在滿足建筑界限和建筑設(shè)計(jì)、施工工藝以及其他使用要求的基礎(chǔ)上，考慮施工誤差、測(cè)量誤差、結(jié)構(gòu)變形及后期沉降等因素，根據(jù)地址和水文資料、車站埋深、結(jié)構(gòu)類型、施工方法等條件經(jīng)過計(jì)算確定。主體結(jié)構(gòu)的截面大小應(yīng)根據(jù)各結(jié)構(gòu)構(gòu)件按最不利荷載組合進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算，同時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)剛度、穩(wěn)定性和抗浮計(jì)算，對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件尚應(yīng)進(jìn)行抗裂和裂縫開展寬度驗(yàn)算。明挖法施工的地下主體結(jié)構(gòu)一般由底板、側(cè)板、頂板以及樓板、梁、柱等組成的長(zhǎng)條形地下多層多跨框架結(jié)構(gòu)。為抵抗水土壓力、車輛荷載以及特殊荷載，結(jié)構(gòu)的頂板、底板、邊墻往往都較厚，～ m；頂梁、底梁的截面高度也很大，～；中間樓板由于要承受較大的設(shè)備荷載、人群荷載及裝修荷載，其厚度也比一般的樓板厚許多，～。望春站車站主體結(jié)構(gòu)相關(guān)尺寸參數(shù)見下表41結(jié)構(gòu)形式側(cè)墻厚度覆土厚度基坑深度結(jié)構(gòu)凈寬頂板厚度中板厚度底板厚度圍護(hù)深度兩層三跨29表41 主體結(jié)構(gòu)尺寸注：望春路車站實(shí)際采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式為鉆孔灌注樁+止水帷幕，屬于復(fù)合結(jié)構(gòu)。在課程設(shè)計(jì)中，考慮到練習(xí)的目的，采用不同的形式進(jìn)行計(jì)算，這里采用疊合結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證，以達(dá)與小組中其他人員的不同效果。 荷載參數(shù)設(shè)置圖41 主體結(jié)構(gòu)荷載示意圖 荷載分永久荷載、可變荷載與偶然荷載三類，各構(gòu)件所承受荷載如圖41所示： 各荷載數(shù)值及計(jì)算如下。 （1）永久荷載 1. 結(jié)構(gòu)自重：鋼筋混凝土重度 γ=25kN/m3； 2. 覆土荷載：覆土重度γ=20kN/m3； 3. 設(shè)備荷載8kN/m2； 4. 浮力：地下水位到地面的水浮力。 5. 側(cè)向水土荷載：取水土分算的靜止土壓力。 （2）可變荷載 1. 人群荷載：車站站臺(tái)、樓板和樓梯等部位的人群均布荷載的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)采用4kN/m2； 2. 地面超載：擴(kuò)散到頂板表面為均布荷載20kN/m2； 3. 列車荷載：20kN/m2 均布荷載。（3）偶然荷載 注：人防荷載、地震荷載本次設(shè)計(jì)不予考慮。 荷載計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)段靜止土壓力按照水土分算的方法進(jìn)行計(jì)算，如下表所示：土層編號(hào)巖性名稱層厚（m）天然重度γ（kN/m3）內(nèi)摩擦角φ（176。）靜止側(cè)壓力系數(shù)K0有效重度①2粘土(硬殼層)118①3淤泥質(zhì)亞粘土②22淤泥質(zhì)亞粘土1814④2亞粘土⑤1亞粘土100最小水土壓力最大水土壓力10表42 主體結(jié)構(gòu)水土壓力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)段主體結(jié)構(gòu)各荷載類型及大小如表43所示荷載類型荷載名稱荷載大小kPa永久荷載結(jié)構(gòu)自重——頂板上覆土設(shè)備荷載8水土壓力浮力可變荷載地面超載20列車荷載20人群荷載4表43 主體結(jié)構(gòu)荷載類型 荷載組合 在使用階段，分為三種情況計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力。分別為基本組合，人防組合，標(biāo)準(zhǔn)組合情況下內(nèi)力情況。其中人防組合、基本組合荷載用于結(jié)構(gòu)配筋，標(biāo)準(zhǔn)組合用于裂縫驗(yàn)算。本次課程設(shè)計(jì)中僅考慮基本組合荷載。 基本組合荷載見下表44：荷載類型荷載名稱荷載大小分項(xiàng)系數(shù)有效荷載大小永久荷載結(jié)構(gòu)自重————頂板上覆土設(shè)備荷載8水土壓力浮力可變荷載地面超載2027列車荷載2028人群荷載4表44 基本荷載組合 主體結(jié)構(gòu)施工階段圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 主體結(jié)構(gòu)拆撐階段各個(gè)工況計(jì)算如下： 工況六：拆除第三、四道鋼支撐，施工車站底板、中板、下立柱、底層結(jié)構(gòu)，如圖42。圖42 工況六計(jì)算示意圖圖43 工況六剪力、彎矩圖工況七：施工頂板，上立柱，拆除第二道鋼支撐，如圖44所示圖44 工況七計(jì)算示意圖圖45 工況七剪力、彎矩圖工況八：拆除第一道鋼支撐，添加覆土。如圖46所示：圖46工況八計(jì)算示意圖圖47 工況八剪力、彎矩圖 由此可得標(biāo)準(zhǔn)段主體結(jié)構(gòu)施工階段，圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力包絡(luò)圖如圖48所示圖48 拆撐階段圍護(hù)結(jié)構(gòu)剪力包絡(luò)圖圖49 拆撐階段圍護(hù)結(jié)構(gòu)彎矩包絡(luò)圖 從包絡(luò)圖及計(jì)算數(shù)據(jù)中可以看出： 標(biāo)準(zhǔn)段拆撐階段的圍護(hù)結(jié)構(gòu)彎矩：最大正彎矩為 kNm，最大負(fù)彎矩為 kNm（在課程設(shè)計(jì)中，考慮到練習(xí)的目的，采用不同的形式進(jìn)行計(jì)算，這里圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用疊合結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證，以達(dá)與小組中其他人員的不同效果。所以數(shù)據(jù)與同組人員有出入。） 主體結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 主體結(jié)構(gòu)在施工階段分為三個(gè)工況；在使用階段荷載形式考慮基本組合。計(jì)算主體結(jié)構(gòu)各個(gè)構(gòu)件的內(nèi)力需要從這兩個(gè)階段分別考慮。 主體結(jié)構(gòu)工況 施工工況：工況六：施工底板、中板，拆除第三、第四道支撐；工況七：施工頂板、拆除第二道支撐；工況八：主體結(jié)構(gòu)施工完畢，添加覆土封頂。使用階段：圖410 使用階段主體結(jié)構(gòu)荷載基本組合 添加在各部件位置的基本組合荷載數(shù)值如下表所示：荷載類型荷載名稱荷載大小分項(xiàng)系數(shù)有效荷載大小永久荷載結(jié)構(gòu)自重————頂板上覆土設(shè)備荷載8水土壓力浮力可變荷載地面超載2027列車荷載2028人群荷載4表45 荷載添加數(shù)據(jù)施工階段工況六：圖411 工況六主體結(jié)構(gòu)彎矩圖工況七：圖412 工況七主體結(jié)構(gòu)彎矩圖工況八：圖413 工況八主體結(jié)構(gòu)彎矩圖使用階段：圖414 正常使用階段基本荷載組合圖圖415 正常使用階段主體結(jié)構(gòu)彎矩圖主體結(jié)構(gòu)各構(gòu)件內(nèi)力分析 對(duì)以上幾個(gè)工況和使用階段內(nèi)力數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出、處理后得到南端頭井主體結(jié)構(gòu)各個(gè)構(gòu)件的剪力、彎矩包絡(luò)圖，如下所示：頂板：圖416 頂板剪力包絡(luò)圖圖417 頂板彎矩包絡(luò)圖中板：圖418 中板剪力包絡(luò)圖圖419 中板彎矩包絡(luò)圖底板：圖420 底板剪力包絡(luò)圖圖421 底板彎矩包絡(luò)圖側(cè)墻：圖422 側(cè)墻剪力包絡(luò)圖圖423 側(cè)墻彎矩包絡(luò)圖數(shù)據(jù)整理：底板中板最大剪力最大正彎矩最大負(fù)彎矩最大剪力最大正彎矩最大負(fù)彎矩頂板側(cè)墻最大剪力最大正彎矩最大負(fù)彎矩最大剪力最大正彎矩最大負(fù)彎矩表46 各構(gòu)件剪力、彎矩極值數(shù)據(jù) 變形與支撐構(gòu)件軸力計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形計(jì)算地下連續(xù)墻變形計(jì)算分為如下工況：(1) ；(2) 架設(shè)第一道支撐，；(3) 架設(shè)第二道支撐，；(4) 架設(shè)第三道支撐，；(5) 架設(shè)第四道支撐，開挖至基坑底。主體結(jié)構(gòu)施工階段拆撐又可分為三個(gè)階段：(6)內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工完成第一層，拆除第三、四道撐；(7)內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工完成，拆除第二道撐； (8) 拆除第一道撐，頂板上覆土回填。變形圖見下圖圖424 圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形圖鋼支撐軸力計(jì)算鋼管支撐采用在地鐵車站支護(hù)結(jié)構(gòu)施工中最常用的Φ609mm，t=16mm的Q235鋼管。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，Q235鋼管在受壓、受拉和受彎情況下的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為215N/mm2，則Φ609鋼管的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為Φ609鋼管的長(zhǎng)細(xì)比，式中為構(gòu)件對(duì)主軸的計(jì)算長(zhǎng)度，i為構(gòu)件截面的回轉(zhuǎn)半徑。 鋼支撐按照兩端固定考慮，則μ=，則λ= 查表壓桿穩(wěn)定系數(shù)得：λ=50，φ=，λ=60，φ= 按照內(nèi)插法計(jì)算得：φ= 則考慮壓桿穩(wěn)定系數(shù)的支承軸力允許值為 N= 各道支撐軸力如下表所示第一道鋼支撐(KN)第二道鋼支撐(KN)第三道鋼支撐(KN)第四道鋼支撐(KN)工況一工況二