《地鐵與輕軌工程》PPT課件.ppt

地鐵與輕軌工程,第四講：地鐵工程結(jié)構(gòu)設(shè)計綜述,4.1地鐵車站與區(qū)間的分類,地鐵車站與區(qū)間可以根據(jù)其不同的特征進行不同的分類 所處位置 埋深 運營性質(zhì) 站臺型式 施工方法等,4.1.1按車站與地面相對位置分類,地下車站或區(qū)間車站或區(qū)間結(jié)構(gòu)位于地面以下。這種情況下軌頂至地表距離一般大于1015m。 淺埋車站或區(qū)間車站或區(qū)間結(jié)構(gòu)大部分位于地面以下，頂層結(jié)構(gòu)位于地面以上，或即使在地面以下，但埋深很淺，軌頂至地表距離一般小于1015m。 地面車站或區(qū)間車站或區(qū)間位于地面。 高架車站或區(qū)間車站或區(qū)間位于地面高架橋上。,4.1.2按車站運營性質(zhì)分類,按車站運營性質(zhì)主要有以下6種： 中間站（即一般站） 區(qū)域站（即折返站） 換乘站 樞紐站； 聯(lián)運站； 終點站,中間站(即一般站)僅供乘客上、下車之用，功能單一，是地鐵路網(wǎng)中數(shù)量最多的車站。 區(qū)域站(即折返站)是設(shè)在兩種不同行車密度交界處的車站，站內(nèi)設(shè)有折返線和設(shè)備。它兼有中間站的功能。 樞紐站是由該站可分出另一條線路的車站。該站 可接、送兩條線路上的乘客。,換乘站是位于兩條及兩條以上線路交叉點上的 車站。除具有中間站的功能外，更主要的是可以從一條線上的車站通過換乘設(shè)施轉(zhuǎn)換到另一條線路上的車站。 聯(lián)運站聯(lián)運站是指車站內(nèi)設(shè)有兩種不同性質(zhì)的列車線路進行聯(lián)運及客流換乘。聯(lián)運站具有中間站及換乘站的雙重功能。 終點站終點站是設(shè)在線路兩端的車站。就列車上下行而言，終點站也是起點站(或稱始發(fā)站)，終點站設(shè)有可供列車全部折返的折返線和設(shè)備，也可供列車臨時停留檢修。,4.1.3 按車站站臺型式分類,島式站臺 島式車站具有站臺面積利用率高、能靈活調(diào)劑客流、乘客使用方便等優(yōu)點，因此，一般常用于客流量較大的車站； 側(cè)式站臺 側(cè)式車站站臺面積利用率、調(diào)劑客流、站臺之間聯(lián)系等方面不及島式車站，因此，側(cè)式車站多用于客流量不大的車站及高架車站 島、側(cè)混合式站臺 將島式站臺及側(cè)式站臺同設(shè)在一個車站內(nèi)，島、側(cè)混合式站臺可布置成一島一側(cè)式或一島兩側(cè)式。,按車站站臺型式分類,軌道交通車站,新街口站新街口站效果圖.jpg 邁皋橋站邁皋橋站.jpg 中華門站中華門站.jpg,4.1.4 按施工方法進行的車站結(jié)構(gòu)分類,鑒于功能要求、造價和工期等對能否發(fā)揮修建地鐵的社會和經(jīng)濟效益起決定作用，而施工期間對環(huán)境的影響只是一種短期效應(yīng)，所以淺埋地鐵仍以明挖車站為主，與不同類型的維護結(jié)構(gòu)結(jié)合能適應(yīng)于各種地層。在交通繁忙的地段修建地鐵車站，尤其是修建有綜合功能要求的車站，或需要嚴格控制基坑開挖引起的地面沉降時，可采用蓋挖法施工。當(dāng)不允許施工干擾地面交通，或由于地面拆遷量過大等原因，明挖施工很不經(jīng)濟時，可采用暗挖法（礦山法或盾構(gòu)法）施工，且一般用于規(guī)模較小的中間站。,4.1.4 按施工方法進行的車站結(jié)構(gòu)分類,地鐵區(qū)間與車站按照設(shè)計施工方法進行的分類有：明（蓋）挖法、錨噴暗挖法、盾構(gòu)法、頂管法和沉管法等，以下各章將分別詳述。 土建設(shè)計和施工人員最常講的地鐵車站分類，就是按施工方法進行的車站結(jié)構(gòu)分類。設(shè)計人員在進行地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須同步考慮施工方法，從某種意義上講，最好的設(shè)計也就是使用功能、構(gòu)造與施工方法相耦合的設(shè)計。,4.2 地鐵車站的結(jié)構(gòu)形式,地鐵車站除提供列車通行外，還要具有集散旅客的功能，地鐵車站結(jié)構(gòu)一般應(yīng)具有較大的跨度以提供站臺、疏散、通風(fēng)和其它服務(wù)空間。車站結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)在滿足功能要求的前提下，兼顧經(jīng)濟和美觀，力圖創(chuàng)造出與交通建筑相協(xié)調(diào)的氣氛。,4.2.1明(蓋)挖法施工的車站結(jié)構(gòu)形式,明挖車站可采用矩形框架結(jié)構(gòu)或拱形結(jié)構(gòu)。 車站結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)在滿足功能要求的前提下，兼顧經(jīng)濟和美觀，力圖創(chuàng)造出與交通建筑相協(xié)調(diào)的氣氛。 現(xiàn)已有整體現(xiàn)澆、全裝配、與圍護墻 組合現(xiàn)澆以及部分裝配等成型方法。,矩形框架結(jié)構(gòu),矩形框架結(jié)構(gòu)是明挖車站中采用最多的一種形式，根據(jù)功能要求，可以設(shè)計成單層、雙層、單跨、雙跨或多層多跨等形式。側(cè)式車站一般采用雙跨結(jié)構(gòu)；島式車站多采用三跨結(jié)構(gòu)，站臺寬度10m時站臺區(qū)宜采用雙跨結(jié)構(gòu)，有時也采用單跨結(jié)構(gòu)。,拱形結(jié)構(gòu),一般用于站臺寬度較窄的單跨單層或單跨雙層車站，可以獲得較好的建筑藝術(shù)效果。,4.2.2 錨噴暗挖法施工的車站結(jié)構(gòu)形式,錨噴暗挖法施工的地鐵車站可采用單拱式車站、雙拱式車站或三拱式車站，根據(jù)需要可做成單層或雙層。,4.2.3盾構(gòu)法施工的車站結(jié)構(gòu)形式,盾構(gòu)車站的結(jié)構(gòu)形式與所采用的盾構(gòu)類型、施工方法和站臺形式等關(guān)系密切。 傳統(tǒng)的盾構(gòu)車站是采用單圓盾構(gòu)或單圓盾構(gòu)與半盾構(gòu)結(jié)合或單圓盾構(gòu)與錨噴暗挖法結(jié)合修建的，近年開發(fā)的多圓盾構(gòu)、異形盾構(gòu)等新型盾構(gòu)，進一步豐富了盾構(gòu)車站的形式。 盾構(gòu)車站的站臺有側(cè)式、島式及側(cè)式與島式混用（稱為復(fù)合型）的三種基本類型。,（1）雙圓形獨立并列盾構(gòu)車站,（2）三拱塔柱式盾構(gòu)車站,（3）三拱立柱式盾構(gòu)車站,4.3 地鐵區(qū)間的結(jié)構(gòu)形式,地鐵車站與區(qū)間的常見截面形式與施工方法 表4-1,4.4 設(shè)計荷載,4.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計原則,4.5.1 工程結(jié)構(gòu)材料 地鐵土建工程的結(jié)構(gòu)材料一般采用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土，在必要時，也可采用鋼結(jié)構(gòu)或鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)。規(guī)范規(guī)定了混凝土材料的最低強度等級（表4-3），此外，混凝土還需滿足抗凍、抗?jié)B和抗侵蝕等耐久性要求。,混凝土的最低設(shè)計強度等級 表4-3,4.5.2 明挖隧道結(jié)構(gòu),明挖隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計計算應(yīng)符合下列規(guī)定： （1）明挖隧道宜按底板支承在彈性地基上的結(jié)構(gòu)物計算。 （2）當(dāng)車站結(jié)構(gòu)簡化為平面問題進行分析時，宜計入立柱和樓板壓縮變形的影響。 （3）當(dāng)設(shè)有斜托的框架結(jié)構(gòu)進行內(nèi)力分析時，宜計入斜托的影響。 （4）當(dāng)用逆筑法修建車站時，應(yīng)計入立柱施工誤差造成的偏心影響。 （5）明挖隧道根據(jù)地質(zhì)、埋深、施工方法等條件，必要時應(yīng)進行抗浮、整體滑移及地基穩(wěn)定性驗算。,（6）現(xiàn)澆鋼筋混凝土壁板式地下連續(xù)墻的設(shè)計應(yīng)符合下列要求：, 單元槽段的長度和深度，應(yīng)根據(jù)建筑物的使用要求和結(jié)構(gòu)特點、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、施工條件和施工環(huán)境等因素參考類似工程的實踐確定，必要時可進行現(xiàn)場成槽試驗。 當(dāng)確定地下連續(xù)墻的入土深度時，必須滿足墻體整體抗滑動和抗傾覆穩(wěn)定、坑底抗隆起穩(wěn)定及坑底抗?jié)B流穩(wěn)定的要求。 地下連續(xù)墻的墻體結(jié)構(gòu)，當(dāng)支承系統(tǒng)設(shè)置圍囹或逆筑法中用樓板代替支撐時，可沿縱向取單位長度按彈性地基梁計算；當(dāng)支撐系統(tǒng)不設(shè)圍囹只設(shè)對撐或錨桿時，可取一幅墻寬按彈性地基板計算，墻體宜按施工順序逐階段計算。當(dāng)計入支撐作用時，應(yīng)考慮每層支撐設(shè)置時墻體已有的位移和支撐的彈性變形。 地下連續(xù)墻墻段之間可采用不傳遞應(yīng)力的普通接頭，當(dāng)縱向必須形成整體時，應(yīng)采用剛性接頭。 當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻作承重基礎(chǔ)時，應(yīng)進行承載能力、地基強度、變形和穩(wěn)定性計算。 當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻與隧道結(jié)構(gòu)連接時，預(yù)埋在墻內(nèi)的受力鋼筋、連接螺栓或連接板錨筋等，均應(yīng)滿足受力要求，其錨固長度應(yīng)符合構(gòu)造規(guī)定。 地下連續(xù)墻的墻面傾斜度和平整度，應(yīng)根據(jù)建筑物的使用要求、地質(zhì)條件及挖槽機械等因素確定。墻面傾斜度不宜大于1150，局部突出不宜大于100mm且墻體不得侵入隧道凈空。,4.5.3 錨噴暗挖隧道結(jié)構(gòu),礦山法施工的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計計算應(yīng)符合下列規(guī)定： （1）當(dāng)計算整體式襯砌時，應(yīng)計入地層抗力對襯砌變形的約束作用。 （2）錨噴襯砌和復(fù)合式襯砌襯期支護的設(shè)計參數(shù)，可采用工程類比法或通過理論計算確定。 （3）復(fù)合式襯砌的初期支護，應(yīng)按主要承載結(jié)構(gòu)設(shè)計；二次初砌，應(yīng)根據(jù)其施工時間、施工后外部荷載的變化情況和地質(zhì)條件等因素按下列原則設(shè)計： 地層和初期支護的變形基本穩(wěn)定后施作的二次襯砌，在外部荷載不再增加的情況下可按構(gòu)造要求設(shè)計。 第四紀土層中的淺埋隧道及通過軟弱或膨脹性圍巖中的隧道，初期支護應(yīng)具有較大的剛度和強度，且宜提前施作二次襯砌，由二者共同承受外部荷載。當(dāng)二次襯砌采用素混凝土襯砌時，應(yīng)驗算其抗裂度。,4.5.4 盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu),盾構(gòu)法施工的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計計算應(yīng)符合下列規(guī)定： （1）裝配式襯砌宜采用具有一定剛度的柔性結(jié)構(gòu)，應(yīng)限制荷載作用下變形和接頭張開量，滿足其受力和防水要求。 （2）隧道結(jié)構(gòu)的計算簡圖應(yīng)根據(jù)地層情況、襯砌構(gòu)造特點及施工工藝等確定，宜考慮襯砌與地層共同作用及裝配式襯砌接頭的影響。在軟土地層中，可按自由變形的彈性勻質(zhì)圓環(huán)計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力。,（3）裝配式襯砌的構(gòu)造應(yīng)符合下列要求： 隧道襯砌宜采用塊與塊、環(huán)與環(huán)間用螺栓連接的管片。 襯砌環(huán)寬可采用7501000mm，在與盾構(gòu)千斤頂沖程相適應(yīng)的情況下宜選用較大的寬度。曲線地段應(yīng)采用適量的不等寬的楔形環(huán)，其環(huán)面錐度由隧道的直徑、楔形塊間距及隧道曲率半徑確定，每環(huán)的楔形量可采用2050mm。 襯砌厚度應(yīng)根據(jù)隧道直徑、埋深、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，使用階段及施工階段的荷載情況等確定，宜為隧道外輪廓直徑的0.050.06倍。 襯砌環(huán)的分塊，應(yīng)根據(jù)管片制作、運輸、安裝和受力要求確定。單線區(qū)間隧道可采用68塊；雙線區(qū)間隧道為810塊。,（4）襯砌制作和拼裝必須達到下列精度：單塊管片制作的允許誤差，寬度為0.5mm，弧弦長為1.0mm；環(huán)向螺栓孔及孔位為1.0mm；厚度為1.0mm。整環(huán)拼裝的允許誤差，相鄰環(huán)的環(huán)面間隙為不大于1.01.5mm，縱縫相鄰塊間隙為1.52.5mm；縱向螺栓孔中心形成的圓周直徑為23mm；襯砌環(huán)外直徑為3.5mm。 （5）作用在擠壓混凝土襯砌上的水平荷載，根據(jù)地層條件應(yīng)按下列規(guī)定采用：對于砂土為垂直荷載值的0.7倍；對于粘土：垂直荷載值的0.8倍；對巖石由專門試驗結(jié)果確定。當(dāng)采用上述水