地铁车站结构计算

1、地铁车站计算地铁车站计算中交第二公路勘察设计研究院有限公司2013.01提纲提纲明挖结构明挖结构v 一、围护结构计算一、围护结构计算v 二、主体结构计算二、主体结构计算 暗挖结构暗挖结构v 一、常见结构型式及施工方法一、常见结构型式及施工方法v 二、结构计算二、结构计算明挖结构明挖结构v 一、围护结构计算一、围护结构计算v 二、主体结构计算二、主体结构计算 围护结构计算常用软件有：理正深基坑、同济启明星、围护结构计算常用软件有：理正深基坑、同济启明星、SAP84SAP84等。以及一些地方软件如武汉地区的天汉软件等。等。以及一些地方软件如武汉地区的天汉软件等。一、围护结构计算一、围护结构计算 明

2、挖结构 以上基坑计算软件的原理：围护结构按平面问题进行分析，取以上基坑计算软件的原理：围护结构按平面问题进行分析，取“荷荷载载- -结构结构”模式，采用弹性有限元法进行计算。计算按模式，采用弹性有限元法进行计算。计算按“增量法增量法”原理模原理模拟施工开挖、支撑和回筑的全过程进行；地基与围护结构的共同作用采拟施工开挖、支撑和回筑的全过程进行；地基与围护结构的共同作用采用水土压力及一系列不能受拉的弹簧进行模拟。用水土压力及一系列不能受拉的弹簧进行模拟。 增量法的基本原理：每一施工步骤的外荷载和所求得的结构位移、增量法的基本原理：每一施工步骤的外荷载和所求得的结构位移、内力都是相对于前一阶段完成后

3、的增量。本步的增量位移、内力需与之内力都是相对于前一阶段完成后的增量。本步的增量位移、内力需与之前的所有阶段的增量位移、内力叠加后方可得到本步完成后结构的实际前的所有阶段的增量位移、内力叠加后方可得到本步完成后结构的实际位移、内力。位移、内力。一、围护结构计算一、围护结构计算 明挖结构设：设：第一步的增量位移、内力结果为第一步的增量位移、内力结果为R1 R1 第二步的增量位移、内力结果为第二步的增量位移、内力结果为R2R2第第n n步的增量位移、内力结果为步的增量位移、内力结果为RnRn则：则：第一步的位移、内力结果为第一步的位移、内力结果为R1=R1=R1 R1 第二步的位移、内力结果为第二

4、步的位移、内力结果为R2=R1+R2=R1+R2 =R1+R1+R2R2第第n n步的位移、内力结果为步的位移、内力结果为 Rn=Rn-1+Rn=Rn-1+Rn =R1+R1+R2+R2+R3+R3+ +Rn-1+Rn一、围护结构计算一、围护结构计算 明挖结构一、围护结构计算一、围护结构计算 施工步骤的书写应与计算工况、计算图式一致，应正确理解施工步骤的书写应与计算工况、计算图式一致，应正确理解“先变形、先变形、后支撑后支撑”的含义。的含义。（以地下二层、四道支撑的明挖车站的施工步骤为例）（以地下二层、四道支撑的明挖车站的施工步骤为例）1.dwg1.dwg 通俗地讲，每一次开挖以后支撑不可能马

5、上设置好。如钢支撑需要吊运、通俗地讲，每一次开挖以后支撑不可能马上设置好。如钢支撑需要吊运、拼接、起吊、顶紧；混凝土支撑需要绑扎钢筋、立模板、浇筑混凝土、养护。拼接、起吊、顶紧；混凝土支撑需要绑扎钢筋、立模板、浇筑混凝土、养护。这些都需要比较长的时间，围护结构内力、位移的大部分发生在这个时间段这些都需要比较长的时间，围护结构内力、位移的大部分发生在这个时间段里。正是因为每次开挖以后支撑不能及时设置，才有了里。正是因为每次开挖以后支撑不能及时设置，才有了“先变形、后支撑先变形、后支撑”。每一步的计算工况是指该步开挖完成，支撑即将设置还未设置时的状况。每一步的计算工况是指该步开挖完成，支撑即将设置

6、还未设置时的状况。明挖结构一、围护结构计算一、围护结构计算 （以地下二层、四道支撑明挖车站开挖阶段为例）（以地下二层、四道支撑明挖车站开挖阶段为例）从图中可以看出，每一步所施加的荷载均是相对于前一阶段完成后的增量；从图中可以看出，每一步所施加的荷载均是相对于前一阶段完成后的增量；每一步的计算图式均与该步的工况一致，也与施工步骤一致。每一步的计算图式均与该步的工况一致，也与施工步骤一致。明挖结构一、围护结构计算一、围护结构计算 明挖结构一、围护结构计算一、围护结构计算 以上荷载中，土压力是地铁车站承受的主要荷载，其选用是否得当关系到以上荷载中，土压力是地铁车站承受的主要荷载，其选用是否得当关系到

7、结构的安全度。结构的安全度。 土压力有主动土压力土压力有主动土压力EaEa、被动土压力、被动土压力EpEp、静止土压力、静止土压力E0E0之分，三者大小关之分，三者大小关系：系： EaE0 Ep土压力的选取：土压力的选取：a a、合算的规定：、合算的规定：施工阶段：对粘性土层采用水土合算，对砂层采用水土分算。但有地区经验施工阶段：对粘性土层采用水土合算，对砂层采用水土分算。但有地区经验时可以全部采用水土合算。时可以全部采用水土合算。使用阶段：一律采用水土分算。使用阶段：一律采用水土分算。b b、侧压力的选用：、侧压力的选用：施工阶段：一般采用主动土压力，对变形有严格要求时采用静止土压力。施工阶

8、段：一般采用主动土压力，对变形有严格要求时采用静止土压力。使用阶段：采用静止土压力。使用阶段：采用静止土压力。明挖结构一、围护结构计算一、围护结构计算 c c、侧压力的计算：、侧压力的计算：水土侧压力有三种模式：矩形土压力、三角形土压力、经验土压力。矩形土压力、水土侧压力有三种模式：矩形土压力、三角形土压力、经验土压力。矩形土压力、三角形土压力按郎肯（朗金）土压力理论计算。其中三角形土压力很少采用，多数采用三角形土压力按郎肯（朗金）土压力理论计算。其中三角形土压力很少采用，多数采用矩形土压力和经验土压力。矩形土压力和经验土压力。矩形土压力矩形土压力 三角形土压力三角形土压力 矩形土压力按郎肯（

9、朗金）土压力理论计算。矩形土压力按郎肯（朗金）土压力理论计算。经验土压力经验土压力= =经验土压力系数经验土压力系数x x土体竖向应力。土体竖向应力。明挖结构对于盖挖顺筑、盖挖逆筑、或非长条形基坑的围护结构，需要正确模对于盖挖顺筑、盖挖逆筑、或非长条形基坑的围护结构，需要正确模拟支撑或结构板的刚度，计算方法同前。拟支撑或结构板的刚度，计算方法同前。一、围护结构计算一、围护结构计算 明挖结构二、主体结构计算二、主体结构计算 根据围护结构与主体结构的关系，主体结构侧墙可有单一墙、叠合墙、复根据围护结构与主体结构的关系，主体结构侧墙可有单一墙、叠合墙、复合墙、临时墙四种形式。合墙、临时墙四种形式。（

10、1 1）单一墙：围护结构直接作为主体结构侧墙，不另作参与结构受力的内）单一墙：围护结构直接作为主体结构侧墙，不另作参与结构受力的内衬墙。围护结构应采用连续墙，且槽段之间的接头需做特殊处理。由于单一墙衬墙。围护结构应采用连续墙，且槽段之间的接头需做特殊处理。由于单一墙的结构耐久性不能得到保证，现在已经很少采用。的结构耐久性不能得到保证，现在已经很少采用。（2 2）叠合墙：围护结构作为主体结构侧墙的一部分，与内衬墙组成叠合式）叠合墙：围护结构作为主体结构侧墙的一部分，与内衬墙组成叠合式结构，通过结构和施工措施，保证叠合面的剪力传递。围护结构多采用连续墙，结构，通过结构和施工措施，保证叠合面的剪力传

11、递。围护结构多采用连续墙，在连续墙对应于内衬结构板的位置预埋钢筋接驳器以保证围护与主体结构顶、在连续墙对应于内衬结构板的位置预埋钢筋接驳器以保证围护与主体结构顶、底板、楼板节点的刚接，并对连续墙与内衬墙的接触面做凿毛处理或设置足够底板、楼板节点的刚接，并对连续墙与内衬墙的接触面做凿毛处理或设置足够的连接筋。的连接筋。明挖结构二、主体结构计算二、主体结构计算 （3 3）复合墙：围护结构作为主体结构侧墙的一部分，与内衬墙组成复合式）复合墙：围护结构作为主体结构侧墙的一部分，与内衬墙组成复合式结构，墙面之间不能传递剪力、弯矩，只传递法向压力。此时，围护结构可采结构，墙面之间不能传递剪力、弯矩，只传递

12、法向压力。此时，围护结构可采用钻孔桩、连续墙等。用钻孔桩、连续墙等。（4 4）临时墙：围护结构仅作为施工期的临时支挡，使用阶段侧向荷载全部）临时墙：围护结构仅作为施工期的临时支挡，使用阶段侧向荷载全部由内衬墙承受。此时，围护结构型式有放坡开挖、重力式挡墙、土钉墙支护、由内衬墙承受。此时，围护结构型式有放坡开挖、重力式挡墙、土钉墙支护、SMWSMW桩支护、以及其他类型的临时支护。桩支护、以及其他类型的临时支护。其中，复合墙结构应用最为广泛；叠合墙结构在上海市应用比较普遍，也可其中，复合墙结构应用最为广泛；叠合墙结构在上海市应用比较普遍，也可用于逆筑法施工的地下结构。用于逆筑法施工的地下结构。明挖

13、结构二、主体结构计算二、主体结构计算 明挖结构二、主体结构计算二、主体结构计算 明挖结构二、主体结构计算二、主体结构计算 明挖结构二、主体结构计算二、主体结构计算 明挖结构二、主体结构计算二、主体结构计算 明挖结构二、主体结构计算二、主体结构计算 明挖结构二、主体结构计算二、主体结构计算 明挖结构二、主体结构计算二、主体结构计算 明挖结构二、主体结构计算二、主体结构计算 明挖结构计算结构自重+覆土重、结构所受的浮力，并计算两者的比值K。（抗浮安全系数1.05）不满足计入围护结构的浮重，计算K。（抗浮安全系数1.05）不满足计入围护结构的浮重+侧壁摩阻力，计算K。（抗浮安全系数1.15）不满足设

14、抗拔桩计算。主体+围护浮重+侧摩阻力+抗拔力，抗浮安全系数取1.15。满足结束满足满足 当分段进行抗浮计算时，各段的计算标准应统一。二、主体结构计算二、主体结构计算 明挖结构二、主体结构计算二、主体结构计算 明挖结构 暗挖结构暗挖结构v 一、常见结构型式及施工方法一、常见结构型式及施工方法v 二、结构计算二、结构计算一、常见结构型式及施工方法一、常见结构型式及施工方法暗挖结构暗挖结构一、常见结构型式及施工方法一、常见结构型式及施工方法暗挖结构一、常见结构型式及施工方法一、常见结构型式及施工方法暗挖结构一、常见结构型式及施工方法一、常见结构型式及施工方法暗挖结构一、常见结构型式及施工方法一、常见结构型式及施工方法暗挖结构一、常见结构型式及施工方法一、常见结构型式及施工方法暗挖结构一、常见结构型式及施工方法一、常见结构型式及施工方法暗挖结构一、常见结构型式及施工方法一、常见结构型式及施工方法暗挖结构一、常见结构型式及施工方法一、常见结构型式及施工方法暗挖结构一、常见结构型式及施工方法一、常