地铁车站的结构设计PPT课件

第二节地铁站的结构设计，1，地铁站结构选择的原则和特性2，地铁站结构形式3，地铁站结构的荷载内力计算和设计4，地铁站结构的结构设计，1，地铁站结构选择的原理和特性，地铁站大小，运营要求，地面环境，地质，技术经济指标等条件，合理的结构和施工结构净空尺寸必须符合施工、设备、使用和施工技术要求，还必须考虑施工误差、结构变形和后沉降的影响。明朝发掘方法施工站结构适应性强，可以灵活布置站的平面和纵断面；更好地使用地下空间；特别适合需要考虑客运量大的车站和换乘站，以及城市地下、地面空间综合开发利用的车站；一般浅埋地铁主要是明挖车站。盖挖法的逆结构盖挖法的反逆法和反法；在交通繁忙的地区建设地铁。特别是需要建设具有综合功能要求的车站，或严格控制基坑开挖引起的地面沉降的情况下，可以采用盖挖法施工。大断面隧道，如车站隧道和返回线，由地下开挖法施工；广泛使用采矿法、屏蔽法、顶管法；采矿法不适用于饱和软黏土。采矿法要注意。在第四系使用新吴法时，应与明基发掘计划一起证明。矿山法站建筑难的安全性差，工程时间长，应用效果和运行质量不如其他方法。采矿法是明、盖挖工程，可用于非常不经济的地铁中间站。盾构法施工的逆构造；地层开挖中出土的运输衬砌装配等工作在盾尾保护下进行，特点是随时排除地下水，控制地面沉降，技术要求高，综合。可用于各种软土地层和软岩地层中的隧道掘进隧道，特别适用于城市内地铁和水下隧道的掘进工作。优点是环境影响小，工程速度快，自动化水平高；缺点是成本高，表面沉降控制更难用作小半径隧道。二是地铁站结构形式，明挖法施工站结构矩形框架结构有单、双、单跨、双跨、双跨(图4-1)等形式。侧站采用双跨度结构；岛站采用三跨结构，有时采用单跨结构。有时可以使用上下重叠结构。图4-1上海地铁徐家辉(与下立交隧道一起施工，大小单位毫米)，拱形结构一般具有平台宽度窄的单跨或单跨双层车站整体结构和组装结构现浇混凝土结构具有防水性和抗震性能好，能适应结构系统变化的优点；组装结构施工速度快，但接头防水弱，是新开发的组装结构的一部分。盖挖掘法施工的逆结构形式；盖挖掘使用更多的矩形框架结构(图4-2)；盖挖站常用现浇成型法结合围护结构；软土地区站以地下墙或钻孔灌注桩为围护结构。单一双墙两个结构。图4-2北京地铁永安里站(大小单位：毫米)、采矿法施工的逆结构形式。断面形式应根据围岩条件使用要求施工技术及开挖断面尺寸等，在结构应力围岩稳定性和环境保护方面进行综合考虑；需要使用圆形马蹄形截面。围岩条件好的话，应使用拱、直墙或曲线墙组合的形状，软岩和砂地层应设置仰拱或力板底部；坚硬的岩石作为整个道床的基础，设置了200mm的底部。在特殊的困难条件下，可以使用平屋顶结构。1)单拱车站隧道该结构在岩石地层中采用较多；建设困难，技术措施复杂，成本高(图4-3)。图4-3日本横滨地铁美济河街站(包括二次主隧道宽度的两倍以下的水平联络通道)；双拱柱型早期石质好地层，近年来取代了单拱站。，2)双拱车站隧道基本形式：双拱塔和双拱柱(图4-4)；图4-4双拱柱站实例，3)三拱站隧道也有塔柱和柱样式两种基本形式；大多数土壤使用三拱柱站(图4-5)。图4-5 3拱柱站示例，用盾法施工的逆结构形式1)由两个平行圆形隧道组成的侧平台站；图4-6，每个隧道中有一系列轨道和平台；车站隧道的内径主要取决于侧平台宽度、车辆边界和列车牵引电气方法。总宽度小的话，可以安装在路下，客运量小的逆向使用；技术困难在于交叉通道的设计和建设。图4-6东京永田町站，2)由三条平行圆形隧道组成的三拱塔后站。图4-7，两侧有行车隧道，其中有车站，中间隧道有集散站，通过横向通道连接在一起；整体宽度大，28 30米，用于中间客运交通站。图4-7基辅地铁三拱塔柱站，3)柱站；传统柱型站为三跨结构，眼镜站，典型岛站(图4-8)，平台宽度10m，平台侧-柱外2m；传统支柱站施工工艺，难度大，成本高，总宽度窄，20米左右；由“多环形屏蔽”、“屏蔽站”、“球墨铸铁管道”组成的装配衬层。图4-8莫斯科地铁3拱柱站(大小单位：毫米)，图4-8圣彼得堡地铁3拱柱站(大小单位：毫米)，换乘站的隧道衬砌结构形式；传输方式按结构分类：在两个或多个个别设定站之间设置联系通道等换乘站；建设用于两条或多条线路的联合换乘站；在两个交叉站区建设公共换乘节点。站内各线的位置，后两种分为：两条路线处于同一水平。两条路线在不同水平的重叠站：两条路线在同一水平的交叉站。嵌套逆平台形式：上层、下层间套型共享通道；上下层是侧平台。上下层为岛平台。地铁站围护结构；一般采用地下墙、钻孔灌注桩、人工挖孔桩、SMW法作为围护结构；地下墙只能用作主体侧壁的一部分或信封。单层侧壁、锥形螺纹加固连接器、双侧壁。3，地铁车站结构的承重计算和设计，主要内容：结构选择、荷载计算、基坑围护设计、衬砌设计、结构楼板和梁设计、抗浮设计、入口和出口通道设计、风管设计等、端设计、逆向纵向结构设计、直流设计、防水设计，地铁站结构静态、动态工作特性；地铁站结构静态和动态计算时，应考虑结构与地层的相互作用；一般结合结构计算、经验判断和测量的信息设计方法；设计模型取决于结构和施工方法。软土浅埋车站常用荷载-结构模型；深度或浅埋暗斑的反方向使用连续介质模型(地层-载荷模型)，包括分析方法和数值方法。作用于地铁站结构的荷载除以永久荷载、可变荷载和偶然荷载，在计算中采取最不利的组合；永久载荷包括地层压力、结构自重、反向结构上层或棱柱体的破坏设施和建筑基础附加应力、静水压(包括浮力)、混凝土收缩和蠕变影响、预应力、设备自重和基础沉降影响。可变载荷包括地面车辆载荷(包括冲击)及其引起的侧向土压力、地铁车辆载荷(包括冲击、摆动力、离心力)以及其他可变载荷(例如温度变化、施工载荷等)。偶然的载荷包括地震力、爆发力沉船等。，1)地层压力在深部岩石逆结构荷载结构模型中，主要是松散岩石、崩塌引起的垂直和侧向主动土压力的负担，仅是在逆隧道周围一定范围(自然拱或轴承拱)内岩体的重量，与逆隧道深度没有直接关系。土质逆结构通常通过计算截面上所有土柱的重量来计算。在深挖隧道或复土厚度大于(2.0D至2.5D)的砂土中，垂直均匀土压力可以根据泰沙系公式或推沙公式计算。侧压力根据主动、手动或静态土压力公式计算。2)静水压对不同的地下结构(如圆形结构、矩形结构)产生不同的载荷效果。一般粘土形成(包括粉质粘土)施工阶段水土成本、使用阶段水土资源划分计算；砂的形成(含粘土的淤泥)在建设和使用阶段使用水土分割。在土壤经济的时候，地下水位以上的土壤使用天然容积，地下水位以下的土壤使用饱和容量s计算土压力，不计算静水压；土壤和水分分散地下水位土壤采用天然容积，地下水位以下土壤采用有效容积计算土压力，水压单独计算。3)地面车辆载荷一般将地面车辆载荷简化为均匀载荷；当复土厚度较大时，如果两轮压力扩散线不相交，则可以计算局部均匀压力。道路下浅埋隧道，地面车辆荷载10kPa连续荷载值无冲击影响。没有盖子的时候要考虑集中力。反向屋顶通过复土厚度扩散，以通过空间结构计算内力，或将地面车轮压力转换为等于此效果的等效载荷。底板地面轮压引起的反向载荷小于顶板地面载荷。作为单轮压力传递的垂直压力：(4-1)，(4-2)，表示式：p0z地面车辆车轮压力传递到计算深度z的垂直压力；P0车辆单轮压力；a、b 地面单轮压力分布长度和宽度；与Di底部相邻的两轮压力的净距离；N车轮压力数；0车辆载荷的动态系数。样式：P0 x地面车辆车轮压力传递到计算深度z的横向压力；P0z地面车辆车轮压力传递到计算深度z的垂直压力；a水平侧压力系数。地面车辆荷载传递到地下结构的横向压力可以分为(4-3)，4)地震荷载地震对地铁站的影响可以分为剪切电位和振动。逆结构不能抵抗剪切电位。在软地层中的地震反应分析和动态模型试验，一般结构使用实际方法，即静态方法或准静态方法。在内衬结构横截面的抗震设计和抗震稳定性检查中使用地震系数法(惯性力法)，即静态法。检查沿线性方向的衬层结构应力和变形的地层位移法，即准静态法。垂直地震荷载一般仅在检查结构抗浮能力时考虑；水平地震载荷可以在垂直和平行隧道垂直轴两个方向计算。5)其他荷载车站上方的复土厚度荷载施工阶段表面施工设备荷载破坏车站上方和棱柱体的设备和建筑压力内部人口负荷地铁车辆荷载地铁车辆荷载，地铁站围护设计1)土深度计算(基坑稳定性检查)土深度为基坑抗隆起稳定性条件和管道防涌稳定性条件在基坑隆起检查时，通常在下一个支撑和围护交点使用滑弧中心，并将墙底部保持为滑弧的层次计算方法；安全系数一般为1.5 2.0，也可以参考工程实践经验来确定。样式：hw维护墙内外头差异；L产生磁头损耗的最短流线长度；Ic极限流体坡度；I流体坡度；Gs土壤颗粒密度；E土壤孔隙比。为了防止管涌检查，一般应根据(4-4)、2)围护结构的层间开挖、内部结构的施工阶段和完成后使用阶段等各种条件，计算东水坡小于极限东水坡的方法，即(4-4)、2)围护结构计算明挖法施工的围护结构，最终加固材料提取到各阶段的内力包络图中。衬砌侧墙计算使用单层墙结构时，各阶段最不利的荷载全部由地下墙承担；使用双墙结构时，基坑开挖阶段荷载全部由地下墙维护，内部结构重新施工后由叠层墙计算。衬墙钢筋：一般外侧仅设置从地下墙振幅之间的接缝两侧到1米范围内的构造钢筋网。内侧根据设计要求进行加固，在剖面计算中，地下墙和衬砌墙必须视为整体。上海地铁建议剪切强度为0.7MPa .356地铁站结构计算1)需要通过两种方法检查的多跨矩形框架结构的开挖方法(1)逆结构形式、刚度、支撑条件、荷载条件和施工方法，分步开挖、重建和使用阶段的不同应力条件模拟，考虑结构系统力的连续性，采用叠加法或求和法计算；为了分析内力，将其视为整个力的弹性基础的框架。2)通过平面框架对弹性地基的底板支撑分析，水平弹簧通常模拟地层对水平墙水平位移的约束作用，垂直弹簧模拟地层对楼板、侧壁底部垂直位移的约束作用。3)框架结构的基底反力可以使用两种计算方法。假设结构是刚性体，那么基板反力的大小和分布可以根据静态平衡条件得到。假设结构是温克尔地基的矩形框架，则根据地基变形计算地基各点的反作用力。4)在顶和底侧框架内力计算中，考虑了大梁刚度不足(跨度大，截面高度大)、交叉中间挠度引起的侧带正负弯矩在纵向分布的不均匀性。5)在各层板和地下墙连接的情况下(例如，不使用钢筋机，使用预埋的剪切力)，预埋在地下墙的加强板必须拉直，以承受负弯矩。在板的横向内力计算中，使用该部分作为加强筋，减小跨度张中的弯矩。6)屋顶通常按纯弯曲计算。在中间板、檐底板剖面加固计算中，可以考虑对称的侧向土压力，将板中产生的轴向压力作为偏心受压构件进行计算。7)考虑到加固时侧墙宽度的影响，框架结构的角部分和梁柱相交节点。8)如果沿车站内纵迹的复土厚度、上部结构载荷、内部结构形式发生重大变化，或基底地层存在明显差异，也应进行结构纵向应力分析。4、地铁车站结构设计，明挖施工站1)屋顶和楼板可以采用单向板、横梁板、无梁或肋的形式。(2)檐底板基本上采用梁基础底板结构，支撑大梁和侧墙。3)柱明挖逆柱一般为钢筋混凝土结构。根据正常负荷设计的地铁站平台分区的柱距一般为6 8米。如果柱的设计负载很大，可以使用钢管混凝土或高强混凝土柱。4)侧壁：侧壁：停止开挖或工字梁桩，基坑中钢板桩临时墙，侧壁主要采用支撑顶底的单向板；用地下墙或钻孔灌注桩保护墙时，用它们作为主机侧壁的部分或全部。侧墙支撑和衬墙之间的构造可以通过三种方式处理：单墙结构、复合墙结构、复合墙结构。如果连续墙是侧墙的一部分，则水平构件连接方案：在连续墙内预埋钢筋，以便与水平构件的主筋焊接；嵌入式驳船和水平零部件主筋连接。盖建站1)基本要