地铁与轻轨设计第节地铁设计实例

第五节地铁设计实例一、工程概况二、设计要求三、结构形式四、计算条件五、围护结构计算六、车站使用阶段横向框架结构计算七、车站纵向分析八、抗浮验算九、抗震要求十、人防验算十一、结构防水一﹑工程概况车站位于市中心，周围建筑较多，交通复杂，有大量的地下管线，埋深较大。车站为地下标准乙级站，且为换乘站。站台长度120m，车站设计内净总长176m，内净宽度19.6m。车站建筑要求站台层净高4m，站台至轨道底板面1.59m。车站标准段基坑开挖深度15.32m，端头井深度17.02m,换乘段基坑深度21.99m。车站建成后上面为道路。图4－19车站地下连续墙及支撑平面图图4－20车站基坑纵剖面图二﹑设计要求⒈结构形式和施工方法的选择，应考虑工程水文地质、总体规划要求、环境条件和道路交通状况．并对技术、经济、工期、环保和使用效果作综合比较。⒉按有关设计规范对其在施工阶段和使用阶段．根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求，进行强度、刚度、稳定性和抗浮计算，并进行抗裂和裂缝开展宽度验算。三﹑结构形式本车站结构形式为双层双柱三跨框架结构。覆土3m，其中有三跨为与其他线车站的换乘段。车站标准段围护结构采用0.8m厚、28m深地下墙。车站标准段剖面图如图4－21。图4－21车站标准段剖面图四﹑计算条件⒈荷载标准⑴平时荷载1)站厅层、站合层、楼梯和车站人员管理用房等部位的人群荷载，取4kPa；2)内部设备控等效面载8kPa计算，特殊设备为什；3)地面车辆荷载按折算等效均有荷载取20kPa；4)覆土荷载取γ＝19kN／m3，覆土厚度取3m；5)列车车辆荷载按6节编组考虑，轴重14t，折算等效静载20kPa；6)水土侧压力原则上按朗金土压力理论；7)施工堆载取20kPa。⑵地震荷载1)地震荷载参数水平地震系数Kh取0.1，垂直地震系数Kv取(1/2～2/3)Kh。（验算结构抗浮能力时考虑）。2)支承设置被动侧设置水平弹簧支承，在框架底设置竖向弹簧支承。3)竖向荷载顶板上覆土重、结构自重、0.5活载；底板反力取自重反力或水反力两种工况。⑶人防荷载仅用作结构验算⒉荷载组合⑴施工开挖阶段围护结构承受荷载1)侧向水土压力；2)支撑预加轴力；3)地面施工荷载引起的侧向压力。⑵使用阶段框架结构承受荷载1)荷载基本组合：结构自重、地面超载或地面车辆荷载、竖向土层重、水土压力、人群荷载或设备荷载、列车荷载等。2)荷载偶然组合：①结构自重、竖向土层重、水土压力及地震等效静载等；②结构自重、竖向上层重、水土压力及人防等效静载等。⒊工程材料⑴钢筋混凝土及混凝土除满足强度需要外，还要考虑抗渗、抗侵蚀的要求；混凝土强度等级：车站内部结构柱采用C40，内衬、梁和墙采用C30，地下连续墙采用C30；地下墙、内衬、顶板和底板抗渗标号均采用S8。⑵钢筋采用Ⅰ﹑Ⅱ级钢筋，钢结构构件一般采用A3钢。

⒋工程地质概括车站﹑地质结构剖面示意图（见图4－22）。图4－22车站纵剖面与地质剖面土的物理力学性能指标表4－12土层名称天然含水量ω(%)渗透系数固结快剪天然密度静止侧压力系数KhKvC(Pa)Φ(0)(10-7cm/s)①－杂填土①－2素填土②－1褐黄色粉质粘土30.914.92.082121.518.60.51②－3b灰色砂质粉土28.33416.27538.518.90.36④灰色淤泥质粘土49.52.334.271111.016.80.58⑤－1b灰色粘土42.82.053.161413.517.30.52⑤－1b灰色粉质粘土34.52.143.051518.518.00.45⑥暗绿～草黄色粉质粘土23.94020.019.8⑦－1a草黄色粉质粘土25.5331.519.4⑦－1b草黄色粉砂27.2336.518.9⑦－2灰色粉砂27.6039.519.0⑧－1灰色粘土37.42516.517.8⑧－2灰色粉质粘土夹砂质粉土29.51724.518.9⑨灰色粉细砂26.9535.519.0五﹑围护结构计算⒈围护结构

车站标准段围护结构采用0.8m厚、28m深地下墙，人土深度比λ=0.83。⒉支撑系统

采用Φ609钢管支撑，对撑水平间距4m／2m间隔布置，对撑部分不设围檩，对钢支撑施加预应力，其值按设计轴力的70％控制。⒊基坑稳定性验算

经计算，抗隆起安全系数、抗滑动安全系数、抗倾覆安全系数、整体稳定性、抗管涌稳定性均满足规范要求。

基本假定如下：⑴采用弹簧模拟地基对墙体的作用。非加固区KH最大值为10000kN/m3，加固区KH最大值采用20000kN/m3，分布形状为基底以下5m内按直线变化,5m以下按矩形分布。图4－23计算简图⒋基坑强度变形计算⑵墙背侧土压力荷载假定为直线分布，采用朗金主动土压力理论，按水土分算计算。

式中：hi—各层土的厚度；

γ—在地下水位以上取各层土的天然容重，以下取为各层土的浮容重；

γw—水的容重；

Φ—土的内摩擦角；

q—地面超载。深层h处土压力强度:

⑶采用顺筑法施工，支撑的垂直位置需经过对比设计加以优化，既要满足施工要求，又要起到减少地下墙内力和配筋量的目的。最下一道支撑至基坑底面的距离控制在2.5m左右。围护结构计算工况如图4－24，计算结果见图4－25。图4－24标准段工况图（12种不同开挖、支撑、内框架浇注工况）图4－25弯矩和东剪力图⒌地下墙形配筋计窑算在基坑仰开挖中凡，支撑店预加应终力值为香计算支警撑力的70％左右度，因此冠地下墙港配筋计妻算中，效应考虑徐支撑预昼应力的护作用。地下连符续墙的哥配筋图体见图4－26。图4－26地下连刊续墙的炭配筋图专（单位息：mm)图4－26地下帜连续秋墙的卡配筋命图（烧单位通：mm)⒍基坑设器计中应马注意的宰问题地下凡水位模为0.仙5m；⑦－1层为浙承压弹含水丢层。静当换程乘段蜓开挖累至基博坑底21拨.9膊9m时，其伞下卧土益层厚约7.5糠m左右，能而承压县水压力醉为24伸5k窝Pa，下创卧土掀层不达能抵慨抗承滴压水蛇压力志，因粪此本至车站竖换乘紫段基擦坑开滥挖时估不仅害要降劲地下析水（搅潜水床），芬还要桑对承乞压水柳采取弊减压放措施轿，即扔降低印承压族水压践力。六、谁车站妇使用壳阶段孩横向怖框食架结恰构计寻算图4－27使用阶永段弯矩延图(kN)图4－28使用炊阶段料剪力荡图(kN)图4－29框架如配筋父图（级单位:mm素)车站天主体速结构街和地层面结眯构主光要截私面尺蛛寸表4－13序号名称截面尺寸或厚度(mm)混凝土标号主体段端头井换乘段1顶纵梁800×1600800×1800800×1600C302站厅层纵梁650×1000700×1100650×10003底纵梁800×2190800×2400800×18904顶板8005站厅层顶板4006站台板2007底板900100012008内衬6004009柱600×900800×800Ф800C40七、疾车站削纵向警分析⒈车站稼顶板、独顶纵梁狂，中板烫、中纵傲梁，底厨板和底作纵梁设缘瑞置诱导炉缝，车顽站纵向量诱导缝鸡间距原造则上为24仁m，设庄置在1/3跨度吧处；⒉采蹄用800猎mm厚刚臂性接肚头衔怪接地炉下墙后；⒊底候板、女中板我、顶鼻板的教纵向挨合筋蚂率均圣取0.职4％（双面）负左右。八、隶抗浮亿验算⒈矩嚼形框嘴架受敬浮力较作用鸦进行备横向绑框架加内力苍计算沿时，目只考四虑结陈构自厘重、纺覆土爹重量衫、地府下墙藏可用烟的抗箩浮摩幻玉阻力倚以及评作用傍在底汪板面其上的生全部恩浮力涛；⒉地下温墙与土垄体的摩枝阻力取5k辞Pa；⒊地下潮水位按笋地面以巾下0.晋5m考虑词，建徐成后延使用技阶段线抗浮编安全抓系数念大于1.王10；九、抗隆震要求车站忠结构广抗震清烈度状为7度，脖设防您分类扒为乙画级，节按8度采取翁相应抗蜘震构造躲措施，痒抗震等箱级定戚为二级供，以提己高结构绿和接头惹处的整洗体抗震趋能力。⒋若镰底板私不设喘倒滤粪层，茄应在质底板佳设置袋泄水币孔厚；⒌增集加结纯构自来重或拖在底张板下深设置般土锚远和抗涛拔桩怜是使剖用阶捆段主腐要的刘抗浮敌措施含。图4－30人防计蛋算简图⑴战纷时荷造载下炕，只到验算腰结构拒承载隐力。⑵人防卸抗力按6级进行佳结构强汗度验算界。人防奸计算简阀图如图4－30，平时幼配筋率舍能满足倦战时要寄求。十﹑人防啊验算十一﹑结构颂防水⒈遵阀循“禾以防负为主亦，刚惩柔结