地铁结构设计计算书

目录目录 1 工程概况 1 1 1 区间概况 1 1 2 竖井及横通道 1 1 3 工程地质 水文地质情况及地层参数 1 2 设计依据 2 2 1 依据的规范 规程 2 2 2 依据的地质报告文件及编号 3 3 设计标准 3 4 设计参数拟定 3 4 1 工程材料 3 4 2 最外层钢筋保护层厚度 4 5 荷载计算 4 5 1 荷载 4 5 2 荷载组合 4 5 3 荷载计算方法 5 6 施工竖井及横通道初期支护配筋计算 5 6 1 1 号竖井初支计算 5 6 2 2 号竖井初支计算 10 7 横通道二衬配筋计算 15 7 1 1 号竖井及横通道二衬计算 15 7 2 2 号竖井及横通道二衬计算 19 8 结构抗浮验算 24 1 1 工程概况 1 1 区间概况 本工程为乌鲁木齐轨道交通一号线植物园站至迎宾路口站区间工程 区间 从植物园站出发 沿北京路一直北行 到达终点迎宾路口站 区间右线设计起 讫里程为 YDK18 683 931 YDK19 539 036 区间右线全长 855 105m 区间左线 设计起讫里程为 ZDK18 683 931 ZDK19 539 036 在 ZDK19 400 000 处短链 0 075m 区间左线全长 855 180m 本区间采用暗挖法施工 均为标准单洞单线 断面形式为马蹄形断面 该 段隧道拱顶埋深 10 16m 穿越岩层主要为卵石 围岩级别为 V 级 本区间均 为浅埋隧道 1 2 竖井及横通道 一号施工竖井及通道对应区间右线里程 YDK18 919 969 竖井及通道长度 为 50 088m 施工通道兼做联络通道 竖井为临时竖井 区间施工完成后进行 回填 横通道为拱顶直墙复合式衬砌结构 竖井采用倒挂井壁法施工 横通道 采用台阶法施工 1 3 工程地质 水文地质情况及地层参数 1 3 1 工程地质 通过对场地的地面地质调绘 结合工程地质钻探并综合分析已有区域地质 成果 沿线地层主要有 1 第四系全新统人工填筑土 Q4ml 广泛覆盖于地表 为人类活动所致 主要为道路和建筑周边回填土 1 1 1 杂填土 Q4ml 分布于地表 分布均匀 一般层厚 1 2m 其中道路及停车场表层 0 5m 为 沥青混凝土硬化路面 灰黄 灰色 稍密 密实 稍湿 潮湿 以圆砾 卵石为主 组成 含少量砖瓦碎屑 生活垃圾及植物根系等 土质不均匀 级配较差 岩 土施工工程分级为 级普通土 2 第四系上更新统 Q3 2 1 4 4 粉土 Q3 al pl 以透镜体形式夹于细砂层和卵石层中 厚 0 5 3m 浅黄色 具少量孔隙 土质不均 含卵砾石为 5 10 湿 密实 岩土施工工程分级为 级普通土 2 4 5 细砂 Q3 al pl 以层状夹于卵石中 厚度 0 5 15 5m 灰色 灰黄色 颗粒不均匀 砂质 不纯 含少量卵砾石 含量约 5 局部夹粉土薄层 潮湿 密实 岩土施工工 程分级为 级松土 3 4 9 圆砾 Q3 al pl 呈透镜体夹于卵石层 灰黄色 灰色 层厚 0 5 6m 成份以砂岩 灰岩为 主 磨圆度较好 多呈浑圆状 粒径组成 2 20mm 约 40 20 60mm 约 20 大于 60mm 约 10 余以杂砂砾充填为主 局部含漂石 最大粒径约 350mm 稍湿 潮湿 密实 岩土施工工程分级为 级硬土 4 4 10 卵石 Q3 al pl 下伏于人工填土层 为本区间主要地层 灰黄色 灰色 深灰色 厚度 2 5 35m 成份以砂岩 灰岩 花岗岩为主 磨圆度较好 浑圆状 粒径组成 2 20mm 约 10 20 60mm 约 40 大于 60mm 约 20 余为杂砂砾砂与粉黏 粒充填 局部含漂石 最大粒径约 450mm 稍湿 潮湿 4 10 1 中密卵石 埋深 5m 以上呈中密状 岩土施工工程分级为 级硬土 4 10 2 密实卵石 埋深 5m 以下呈密实状 岩土施工工程分级为 级软石 地层参数详见设计说明 1 3 2 水文地质 本区域属乌鲁木齐河流域 因城市建设 原始地形地貌改变较大 地表无 自然冲沟 仅在绿化带中有浇灌用水渠 存在暂时性径流 勘察期间勘探深度 40m 内未见地下水 根据乌鲁木齐轨道交通 1 号线工程抗浮设防 防渗水位专题报告 中间报 3 告 2014 01 20 植物园 迎宾路口区间的抗浮设防水位位于地表以下 80 143m 所以本区间可以不考虑抗浮 2 设计依据 2 1 依据的规范 规程 1 地铁设计规范 GB50157 2003 2 地下铁道工程施工及验收规范 GB50299 1999 2003 年版 3 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 2006 年版 4 混凝土结构设计规范 GB50010 2010 5 钢结构设计规范 GBJ17 2011 6 铁路隧道设计规范 TB1003 2005 7 人民防空工程设计规范 GB50225 2005 8 铁路工程抗震设计规范 GB50011 2006 2009 版 9 乌鲁木齐轨道交通 1 号线工程抗浮设防 防渗水位专题报告 中 间报告 2014 01 20 10 乌鲁木齐轨道交通一号线工程施工设计技术要求 2 2 依据的地质报告文件及编号 1 乌鲁木齐市轨道交通 1 号线 02 合同段详细勘察阶段植物园站 迎 宾路口站区间岩土工程勘察报告 3 设计标准 1 复合式衬砌的初期支护应具有足够的刚度和强度 承受施工期间的全部 荷载 并能有效地控制地层变形 在使用阶段 由二次衬砌单独承担土压力 水压力 2 二衬结构构件根据承载力极限状态及正常使用极限状态的要求 分别进 行承载能力的计算和稳定性 变形 裂缝宽度验算以及耐久性设计 3 二衬结构主要构件 顶板 楼板 底板 侧墙 设计使用年限为 100 年 4 安全等级为一级 重要性系数取 1 1 临时结构的安全等级为三级 相应的结构 构件重要性系数取 0 9 4 二衬结构构件环境类别为一般环境 顶板 底板 侧墙等临土结构构件 作用等级 C 非临土构件作用等级 B 允许裂缝宽度 迎土面不大于 0 2mm 非迎土面不大于 0 3mm 当计及地震 人防或其他偶然荷载作用时 可不验算 结构的裂缝宽度 5 地震设防烈度为 8 度 结构抗震等级采用二级 6 甲类人防工程设防 抗核武器抗力级别 6 级 抗常规武器抗力级别 5 级 4 设计参数拟定 4 1 工程材料 1 混凝土 C45 P10 防水混凝土 2 钢筋 HPB300 HRB400 钢筋 4 2 最外层钢筋保护层厚度 竖井 横通道初衬格栅 40mm 横通道二衬边墙 顶拱 底板 迎水面 45mm 背水面 35mm 5 荷载计算 5 1 荷载 1 永久荷载 a 结构自重按实际重量计算 混凝土容重为 25kN m3 b 土压力按实际覆土深度 物理力学参数计算 c 水压力 无水压力 d 地层抗力 由地层弹簧施加 2 可变荷载 a 地面超载 按 20Kpa 计算 5 3 偶然荷载 a 地震荷载按设防烈度 8 度计 根据计算 人防荷载和地震荷载不起控制作用 所以本文不列人防荷载和地 震荷载的计算过程及结果 这里只计算永久荷载和地面超载 5 2 荷载组合 荷载分项系数表 偶然荷载 编 号 荷载组合验算工况 永久荷 载 可变荷载 地震荷 载 人防荷 载 1基本组合构件强度计算1 351 4 2构件裂缝宽度验算1 00 5 0 8 3构件变形计算1 00 5 0 8 4抗震荷载作用下构件强度验算1 2 1 0 1 3 5人防荷载作用下构件强度验算1 2 1 0 1 0 5 3 荷载计算方法 按照 铁路隧道设计规范 TB10003 2005 进行荷载计算 给出竖向 水平 荷载计算取值 我国铁路隧道设计规范规定 在计算浅埋荷载时 隧道竖向及水平荷载根 据下式确定 竖向荷载 1 1 tan 1 h qh B 水平荷载 1 2 pq 式中 q 为竖向荷载 为围岩重度 B 为隧道跨度 为地层静止侧压力系 数 为顶板土柱两侧摩擦角 为经验取值 级围岩条件下取为 0 5 0 7 c 6 施工竖井及横通道初期支护配筋计算 6 1 1 号竖井初支参数 1 号施工竖井采用 5m 7m 标准尺寸 深度 21 577m 初支根据工程类比采 用 350mm 厚喷射混凝土 中间采用工 32C 工字钢作为临时支撑 格栅间距 750mm 500mm 6 6 2 1 号竖井横通道初支计算 6 2 1 2 2 剖面 1 荷载推导 地层侧摩擦角根据铁路隧道设计规范 TB10003 2005 附录 B 本计算取 0 3 0 5 c 0 422 c 2 7 tan 2 tan1 tan tan tantan cc c c 0 8 1 0 9 0 9 0 90 38 侧压力系数取为 0 3 荷载折减系数 0 71 1tan 1 h B 隧道荷载计算 顶部 1 35 12 27 22 1 4 20 0 71 278 6 KPa 顶部侧向荷载 1 35 12 27 22 1 4 20 0 3 117 7KPa 底部侧向荷载 1 35 17 5 22 1 4 20 0 3 164 3 KPa 2 计算结果 弯矩图 7 剪力图 轴力图 经配筋计算并参考类似工程经验 横通道初支格栅需配 4 25 钢筋 6 2 2 5 5 剖面 1 荷载推导 8 地层侧摩擦角根据铁路隧道设计规范 TB10003 2005 附录 B 本计算取 0 3 0 5 c 0 422 c 2 7 tan 2 tan1 tan tan tantan cc c c 0 8 1 0 9 0 9 0 90 38 侧压力系数取为 0 3 荷载折减系数 0 789 1tan 1 h B 隧道荷载计算 顶部 1 35 8 93 22 1 4 20 0 79 231 6KPa 顶部侧向荷载 1 35 8 93 22 1 4 20 0 3 88KPa 底部侧向荷载 1 35 17 5 22 1 4 20 0 3 164 3 KPa 2 计算结果 9 弯矩图 剪力图 10 轴力图 经配筋计算并参考类似工程经验 横通道初支格栅需配 4 25 钢筋 7 横通道二衬配筋计算 7 1 1 号竖井及横通道二衬计算 7 1 1 2 2 剖面 1 荷载推导 地层侧摩擦角根据铁路隧道设计规范 TB10003 2005 附录 B 本计算取 0 3 0 5 c 0 422 c 2 7 tan 2 tan1 tan tan tantan cc c c 0 8 1 0 9 0 9 0 90 38 侧压力系数取为 0 3 荷载折减系数 0 71 1tan 1 h B 11 隧道荷载计算 顶部 1 35 12 27 22 1 4 20 0 71 278 6 KPa 顶部侧向荷载 1 35 12 27 22 1 4 20 0 3 117 7KPa 底部侧向荷载 1 35 17 5 22 1 4 20 0 3 164 3 KPa 2 计算结果 弯矩图 12 剪力图 轴力图 二衬配筋计算 配筋结果 工况 位置 内力配筋配筋率 拱顶M129 18 1500 43 侧墙跨中M11 18 1500 43 M236 18 1500 43 侧墙及拱顶 h 400 拱角及侧 墙底V279 构造配箍筋 M199 22 1500 51 支座 V567构造配箍筋 底板 h 500 跨中M324 22 1500 51 7 1 2 5 5 剖面 1 荷载推导 地层侧摩擦角根据铁路隧道设计规范 TB10003 2005 附录 B 本计算取 0 3 0 5 c 0 422 c 2 7 tan 2 tan1 tan tan tantan cc c c 0 8 1 0 9 0 9 0 90 38 侧压力系数取为 0 3 13 荷载折减系数 0 789 1tan 1 h B 隧道荷载计算 顶部 1 35 8 93 22 1 4 20 0 79 231 6KPa 顶部侧向荷载 1 35 8 93 22 1 4 20 0 3 88KPa 底部侧向荷载 1 35 17 5 22 1 4 20 0 3 164 3 KPa 2 计算结果 弯矩图 14 剪力图 轴力图 二