地鐵與輕軌設(shè)計第節(jié)地鐵設(shè)計實例

第五節(jié)地鐵設(shè)計實例一、工程概況二、設(shè)計要求三、結(jié)構(gòu)形式四、計算條件五、圍護結(jié)構(gòu)計算六、車站使用階段橫向框架結(jié)構(gòu)計算七、車站縱向分析八、抗浮驗算九、抗震要求十、人防驗算十一、結(jié)構(gòu)防水一﹑工程概況車站位于市中心，周圍建筑較多，交通復(fù)雜，有大量的地下管線，埋深較大。車站為地下標準乙級站，且為換乘站。站臺長度120m，車站設(shè)計內(nèi)凈總長176m，內(nèi)凈寬度19.6m。車站建筑要求站臺層凈高4m，站臺至軌道底板面1.59m。車站標準段基坑開挖深度15.32m，端頭井深度17.02m,換乘段基坑深度21.99m。車站建成后上面為道路。圖4－19車站地下連續(xù)墻及支撐平面圖圖4－20車站基坑縱剖面圖二﹑設(shè)計要求⒈結(jié)構(gòu)形式和施工方法的選擇，應(yīng)考慮工程水文地質(zhì)、總體規(guī)劃要求、環(huán)境條件和道路交通狀況．并對技術(shù)、經(jīng)濟、工期、環(huán)保和使用效果作綜合比較。⒉按有關(guān)設(shè)計規(guī)范對其在施工階段和使用階段．根據(jù)承載能力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)的要求，進行強度、剛度、穩(wěn)定性和抗浮計算，并進行抗裂和裂縫開展寬度驗算。三﹑結(jié)構(gòu)形式本車站結(jié)構(gòu)形式為雙層雙柱三跨框架結(jié)構(gòu)。覆土3m，其中有三跨為與其他線車站的換乘段。車站標準段圍護結(jié)構(gòu)采用0.8m厚、28m深地下墻。車站標準段剖面圖如圖4－21。圖4－21車站標準段剖面圖四﹑計算條件⒈荷載標準⑴平時荷載1)站廳層、站合層、樓梯和車站人員管理用房等部位的人群荷載，取4kPa；2)內(nèi)部設(shè)備控等效面載8kPa計算，特殊設(shè)備為什；3)地面車輛荷載按折算等效均有荷載取20kPa；4)覆土荷載取γ＝19kN／m3，覆土厚度取3m；5)列車車輛荷載按6節(jié)編組考慮，軸重14t，折算等效靜載20kPa；6)水土側(cè)壓力原則上按朗金土壓力理論；7)施工堆載取20kPa。⑵地震荷載1)地震荷載參數(shù)水平地震系數(shù)Kh取0.1，垂直地震系數(shù)Kv取(1/2～2/3)Kh。（驗算結(jié)構(gòu)抗浮能力時考慮）。2)支承設(shè)置被動側(cè)設(shè)置水平彈簧支承，在框架底設(shè)置豎向彈簧支承。3)豎向荷載頂板上覆土重、結(jié)構(gòu)自重、0.5活載；底板反力取自重反力或水反力兩種工況。⑶人防荷載僅用作結(jié)構(gòu)驗算⒉荷載組合⑴施工開挖階段圍護結(jié)構(gòu)承受荷載1)側(cè)向水土壓力；2)支撐預(yù)加軸力；3)地面施工荷載引起的側(cè)向壓力。⑵使用階段框架結(jié)構(gòu)承受荷載1)荷載基本組合：結(jié)構(gòu)自重、地面超載或地面車輛荷載、豎向土層重、水土壓力、人群荷載或設(shè)備荷載、列車荷載等。2)荷載偶然組合：①結(jié)構(gòu)自重、豎向土層重、水土壓力及地震等效靜載等；②結(jié)構(gòu)自重、豎向上層重、水土壓力及人防等效靜載等。⒊工程材料⑴鋼筋混凝土及混凝土除滿足強度需要外，還要考慮抗?jié)B、抗侵蝕的要求；混凝土強度等級：車站內(nèi)部結(jié)構(gòu)柱采用C40，內(nèi)襯、梁和墻采用C30，地下連續(xù)墻采用C30；地下墻、內(nèi)襯、頂板和底板抗?jié)B標號均采用S8。⑵鋼筋采用Ⅰ﹑Ⅱ級鋼筋，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般采用A3鋼。

⒋工程地質(zhì)概括車站﹑地質(zhì)結(jié)構(gòu)剖面示意圖（見圖4－22）。圖4－22車站縱剖面與地質(zhì)剖面土的物理力學(xué)性能指標表4－12土層名稱天然含水量ω(%)滲透系數(shù)固結(jié)快剪天然密度靜止側(cè)壓力系數(shù)KhKvC(Pa)Φ(0)(10-7cm/s)①－雜填土①－2素填土②－1褐黃色粉質(zhì)粘土30.914.92.082121.518.60.51②－3b灰色砂質(zhì)粉土28.33416.27538.518.90.36④灰色淤泥質(zhì)粘土49.52.334.271111.016.80.58⑤－1b灰色粘土42.82.053.161413.517.30.52⑤－1b灰色粉質(zhì)粘土34.52.143.051518.518.00.45⑥暗綠～草黃色粉質(zhì)粘土23.94020.019.8⑦－1a草黃色粉質(zhì)粘土25.5331.519.4⑦－1b草黃色粉砂27.2336.518.9⑦－2灰色粉砂27.6039.519.0⑧－1灰色粘土37.42516.517.8⑧－2灰色粉質(zhì)粘土夾砂質(zhì)粉土29.51724.518.9⑨灰色粉細砂26.9535.519.0五﹑圍護結(jié)構(gòu)計算⒈圍護結(jié)構(gòu)

車站標準段圍護結(jié)構(gòu)采用0.8m厚、28m深地下墻，人土深度比λ=0.83。⒉支撐系統(tǒng)

采用Φ609鋼管支撐，對撐水平間距4m／2m間隔布置，對撐部分不設(shè)圍檁，對鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力，其值按設(shè)計軸力的70％控制。⒊基坑穩(wěn)定性驗算

經(jīng)計算，抗隆起安全系數(shù)、抗滑動安全系數(shù)、抗傾覆安全系數(shù)、整體穩(wěn)定性、抗管涌穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求。

基本假定如下：⑴采用彈簧模擬地基對墻體的作用。非加固區(qū)KH最大值為10000kN/m3，加固區(qū)KH最大值采用20000kN/m3，分布形狀為基底以下5m內(nèi)按直線變化,5m以下按矩形分布。圖4－23計算簡圖⒋基坑強度變形計算⑵墻背側(cè)土壓力荷載假定為直線分布，采用朗金主動土壓力理論，按水土分算計算。

式中：hi—各層土的厚度；

γ—在地下水位以上取各層土的天然容重，以下取為各層土的浮容重；

γw—水的容重；

Φ—土的內(nèi)摩擦角；

q—地面超載。深層h處土壓力強度:

⑶采用順筑法施工，支撐的垂直位置需經(jīng)過對比設(shè)計加以優(yōu)化，既要滿足施工要求，又要起到減少地下墻內(nèi)力和配筋量的目的。最下一道支撐至基坑底面的距離控制在2.5m左右。圍護結(jié)構(gòu)計算工況如圖4－24，計算結(jié)果見圖4－25。圖4－24標準段工況圖（12種不同開挖、支撐、內(nèi)框架澆注工況）圖4－25彎矩和東剪力圖⒌地下墻形配筋計窯算在基坑仰開挖中凡，支撐店預(yù)加應(yīng)終力值為香計算支警撐力的70％左右度，因此冠地下墻港配筋計妻算中，效應(yīng)考慮徐支撐預(yù)晝應(yīng)力的護作用。地下連符續(xù)墻的哥配筋圖體見圖4－26。圖4－26地下連刊續(xù)墻的炭配筋圖專（單位息：mm)圖4－26地下幟連續(xù)秋墻的卡配筋命圖（燒單位通：mm)⒍基坑設(shè)器計中應(yīng)馬注意的宰問題地下凡水位模為0.仙5m；⑦－1層為浙承壓彈含水丟層。靜當換程乘段蜓開挖累至基博坑底21撥.9膊9m時，其傘下臥土益層厚約7.5糠m左右，能而承壓縣水壓力醉為24伸5k窩Pa，下創(chuàng)臥土掀層不達能抵慨抗承滴壓水蛇壓力志，因糞此本至車站豎換乘紫段基擦坑開濫挖時估不僅害要降勁地下析水（攪潛水床），芬還要桑對承乞壓水柳采取弊減壓放措施轎，即扔降低印承壓族水壓踐力。六、誰車站婦使用殼階段孩橫向怖框食架結(jié)恰構(gòu)計尋算圖4－27使用階永段彎矩延圖(kN)圖4－28使用炊階段料剪力蕩圖(kN)圖4－29框架如配筋父圖（級單位:mm素)車站天主體速結(jié)構(gòu)街和地層面結(jié)瞇構(gòu)主光要截私面尺蛛寸表4－13序號名稱截面尺寸或厚度(mm)混凝土標號主體段端頭井換乘段1頂縱梁800×1600800×1800800×1600C302站廳層縱梁650×1000700×1100650×10003底縱梁800×2190800×2400800×18904頂板8005站廳層頂板4006站臺板2007底板900100012008內(nèi)襯6004009柱600×900800×800Ф800C40七、疾車站削縱向警分析⒈車站稼頂板、獨頂縱梁狂，中板燙、中縱傲梁，底廚板和底作縱梁設(shè)緣瑞置誘導(dǎo)爐縫，車頑站縱向量誘導(dǎo)縫雞間距原造則上為24仁m，設(shè)莊置在1/3跨度吧處；⒉采蹄用800獵mm厚剛臂性接肚頭銜怪接地爐下墻后；⒊底候板、女中板我、頂鼻板的教縱向挨合筋螞率均圣取0.職4％（雙面）負左右。八、隸抗浮億驗算⒈矩嚼形框嘴架受敬浮力較作用鴉進行備橫向綁框架加內(nèi)力蒼計算沿時，目只考四慮結(jié)陳構(gòu)自厘重、紡覆土爹重量衫、地府下墻藏可用煙的抗籮浮摩幻玉阻力倚以及評作用傍在底汪板面其上的生全部恩浮力濤；⒉地下溫墻與土壟體的摩枝阻力取5k辭Pa；⒊地下潮水位按筍地面以巾下0.晉5m考慮詞，建徐成后延使用技階段線抗浮編安全抓系數(shù)念大于1.王10；九、抗隆震要求車站忠結(jié)構(gòu)廣抗震清烈度狀為7度，脖設(shè)防您分類扒為乙畫級，節(jié)按8度采取翁相應(yīng)抗蜘震構(gòu)造躲措施，癢抗震等箱級定戚為二級供，以提己高結(jié)構(gòu)綠和接頭惹處的整洗體抗震趨能力。⒋若鐮底板私不設(shè)喘倒濾糞層，茄應(yīng)在質(zhì)底板佳設(shè)置袋泄水幣孔厚；⒌增集加結(jié)純構(gòu)自來重或拖在底張板下深設(shè)置般土錨遠和抗?jié)螛稇z是使剖用階捆段主腐要的劉抗浮敵措施含。圖4－30人防計蛋算簡圖⑴戰(zhàn)紛時荷造載下炕，只到驗算腰結(jié)構(gòu)拒承載隱力。⑵人防卸抗力按6級進行佳結(jié)構(gòu)強汗度驗算界。人防奸計算簡閥圖如圖4－30，平時幼配筋率舍能滿足倦戰(zhàn)時要寄求。十﹑人防啊驗算十一﹑結(jié)構(gòu)頌防水⒈遵閥循“禾以防負為主亦，剛懲柔結(jié)