城市地铁车站结构设计

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肃
科
技
第 25 卷
下的柱子和边墙将荷载传递到底梁和底板。
4 结构合理性优化分析研究
地铁车站结构必须由安全、 经济的施工方法选 定合理的结构型式 , 一般车站为长条形地下多层多 跨框架结构, 纵向为连续多跨梁板结构。 长条形钢筋混凝土框架结构车站, 沿车站纵向 取单位长度按底板支承在有限弹性地基上的平面框 架进行分析, 并计入立柱和楼板的压缩变形、 斜托的 影响 , 按地层与结构共同受力模式进行计算。 结构计算运用 SAP84 有限元结构分析程序, 采 用工况法 , 按施工工艺要求确定相应的计算工况 , 如 图 2 所示。围护结构应分别计算施工阶段 ( 模拟基 坑开挖过程的受力状况 ) 和使用阶段 ( 与内衬共同 受力 ) 的结 构内力; 车站主体结构 按回筑施工和使 用工况分别计算各阶段内力后, 进行最不利内力组 合, 得内力包络图, 如图 3 和图 4所示。
பைடு நூலகம்5 结束语
根据结构计算内力值, 除按强度进行截面配筋 计算外, 还须按最大裂缝宽度控制 0 . 3mm 的要求进 行验算, 以确定各截面的配筋。计算结果表明结构 构件配筋除个别构件截面由强度控制外 , 其余均由 裂缝宽度控制。其配筋率基本上控制在经济配筋率 范围内, 构件尺寸是合理、 经济的。 计算分析表明 , 由于结构周边土体的约束作用, 地震力、 人防设防荷载对地下结构绝大部分构件和 位置为非控制因素 , 仅需按抗震、 人防要求, 进行构 造措施处理。 本文所介绍的地铁车站结构设计计算方法, 能 够应用于工程实际 , 从而节省成本 , 提高设计效率。
系全新统至上更新统沉积地层组成, 按成因类型、 土 层结构及其性状特征共划分为 7层。局部受古河道 切割影响 , 第 层缺失 , 第 1 层变薄或缺失, 古河 道内沉积有 3 、 4 层土。场地处于滨海平原, 地 形较为平坦, 区域地质构造较稳定 , 不存在有直接危 害的不良地质作用 , 属稳定场地。 场地浅部地下水属潜水类型 , 稳定水位埋深为 0 . 4~ 1 . 3m, 常年 平 均 地 下 水 位 埋 深 为 0 . 50 ~ 0 70m。 场地内承压水分布于 1 砂质粉土层和 2 粉 细砂层中。 层为上海地区第一承压含水层, 顶板 标高为 - 24 . 91 ~ - 32 . 61m, 场地内第一承压水水 头埋深约为地表下 3 . 0~ 11 . 0m, 并呈幅度不等的周 期性变化。 该场地的水文地质情况见图 1 , 各土层的物理 参数和岩土物理力学指标建议值见表 1 和表 2。
3 结构设计及施工方法探讨
地铁车站的主要施工方法有明挖法、 盖挖法以 及暗挖法施工。目前国内外最主要的施工方法采用 明挖法施工 , 本车站主体及站后折返线均采用明挖 法施工。主要结构尺寸的拟定是在满足建筑限界和 建筑设计的基础上、 考虑施工误差 , 测量误差、 结构 变形及后期沉降等因素, 根据地质和水文资料 , 车站 埋深, 结构类型, 施工方法等条件经过计算确定 , 见 表 3。 车站为地下二层四跨框架明挖结构, 主体结构 均为钢筋混凝土框架型式, 由边墙、 立柱、 梁板组成 结构体系, 顶板、 中板承受竖向荷载, 通过纵向主梁
从弯矩包罗图中可以得出以下结论, 车站主体 结构标准段底板弯矩主要是由工况一 ( 浇筑底板 ) 和工况八 (顶板覆土回灌地下水 ) 控制 , 结构顶板的
[ 5] [ 6]
庄荣 . 城市地铁车 站设计 [ J]. 时代建筑 , 2000 , ( 4). 张庆贺 , 朱合华 . 地铁 与轻 轨 [ M ] . 北京 : 人 民交 通出 版社 , 2001.
第 25 卷 第 2 期 2009 年 1月
甘肃科技 Gansu Science and T echno logy
Vol. 25 N o . 2 Jan. 2009
城市地铁车站结构设计
伊兴芳 , 张春雷
摘
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( 1. 兰 州交通大学 土木工程学院 , 甘肃 兰州 730070; 2 . 铁道部第三勘察设计集团有限公司 , 天津 300251) 要 : 针对上海市轨道交通 12 号线某地铁车站 , 运用 SA P84 有限元结 构 , 分析程序 模拟计算 各个工况下 的结构内
力。通过对车站主体结构 模拟计算分析 , 得出合理的结构受力体系 , 保证地铁车站的安全稳定性。 关键词 : 地铁车站 ; 结构设 计 ; 结构计算 ; 工况法 ; SA P84 中图分类号 : TU 311
地铁车站作为城市轨道交通枢纽站点、 地面客 流的集散点 , 联系着地面与地下的客运功能, 其安全 稳定是最为重要的。同时 , 地铁车站造价相对较高 , 因此, 如何做好经济上的合理和结构上的安全可靠 是非常重要的。结合现有的水文地质资料 , 通过数 值模拟计算 , 探讨了如何合理地进行结构设计以及 后期的施工对整个地铁工程将有重要的影响。
1 工程概况
本车站位于上海市浦东新区, 呈南北向布置, 总 长 207 . 5m, 标 准段宽 36m, 最 宽处达 43. 8m, 带有 站后折返线 是三柱四跨两层地下二层侧式站台 车站, 标准断覆土 3m。
2 水文地质概况
经勘察 , 拟建场地 60m 深度范围内土层由第四
图 1 车站 水文地质情况
参考文献 : [ 1] [ 2] [ 3] [ 4] 关宝树 . 隧道工程 设计要点 集 [ M ]. 北京 : 人民 交通出 版社 , 2003. GB50157- 2003 地铁设计规范 [ S]. 王良 , 惠丽 萍 . 北 京西 客站地 铁车 站结 构设计 [ J]. 铁 道标准设计 , 1995, ( 3). 丁瑞元 , 周建非 . 调查 分析 建议 上海地铁车 站调研有感 [ J]. 地下工程与隧道 , 2000, ( 2).
图 2 工况法计算简图
第 2期 4 . 1 内力计算结果见图 3~ 4
伊兴芳等 : 城市地铁车站结构设计
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内力主要受水土压力作用的影响 , 结构中板内力受 工况六的控制 , 也就是拆除第四道支撑的时候, 结构 中板的弯矩会增大 , 而侧墙的弯矩会在拆除支撑的 时候有突变, 同时考虑内衬墙和地下连续墙组成叠 合墙 , 共同承担受力和变形。 4 . 2 车站标准段内力设计值见表 4