地下铁路建设 第8章

1、1.地铁结构的静动力工作特性理论计算所用的力学模型可归纳为四种类型：作用-反应模型、连续体模型、基于工程类比的经验方法和目前主要应用荷载结构模型的收敛-约束方法。第三节：地铁结构设计计算；第二节：作用在地铁结构上的荷载、永久荷载、可变荷载、偶然荷载、长期恒载，如地层压力、结构自重、上部建筑压力、水压等。分为基本可变负载和其他可变负载，基本可变负载是长期且经常变化的负载，如地面车辆负载等。其他可变荷载，即不经常作用的可变荷载，如施工荷载等。意外和罕见的负载，如地震影响、爆炸力等。1。地层压力、(0 xL1)、深埋石隧道：围岩松动压力可按铁路隧道设计规范建议的公式计算。1。地层压力、土隧道：垂直压

2、力、明挖和浅埋隧道、深埋隧道、所有土柱的重量，通过泰莎基公式或普拉茨公式计算，其中计算第一节的主动和被动土压力；朗肯主动和被动侧压力系数；计算第一节的垂直土压力；土壤的内聚力。侧向压力，兰金土压力理论，1。地层压力、临界深度以上的负压=在计算总压力时可以忽略。2。静水压，圆形或接近圆形，最低水位，矩形，最高水位，2。静水压力、使用阶段、水土划分、施工阶段、粘性土层：水和土壤是经济的，地下水位以上的土壤采用自然重力，地下水位以下的土壤采用有效重力计算土压力。此外，计算静水压力的影响。沙土层：水和土壤具有成本效益，中度缺水，一般为10kN/m3；土壤的饱和度。2。静水压力，地下水位以上的土壤与前者

3、相同，水位以下的土壤采用饱和重力S代替静水压力计算土压力。2。静水压力和垂直压力一般来说，地面车辆的载荷可以根据以下方法简化为均匀分布的载荷：单轮压力传递的垂直压力为33，360，3。两个以上车轮压力传递的垂直压力为33，360，3。地面车辆传递到计算深度Z的垂直压力；根据通过的汽车等级采用车辆的单轮压力；甲、乙地面单轮压力分布长度和宽度；di地面上两个相邻车轮之间的净距离；n轮压机的数量；车辆载荷的动态系数。3。地面车辆荷载及其冲击力，侧向压力，3。地面车辆荷载及其冲击力，其中侧压力系数分为岩石层和土层。查看石料地层规格表，根据库仑土压力系数计算土层。4、地铁车辆荷载、人群荷载和设备荷载。在

4、换乘站设计直接承受地铁车辆荷载的地板等构件时，应根据地铁车辆的实际轴重和布置计算其竖向荷载，并考虑动力作用的影响。同时，应根据通过线路的重型设备运输车辆的载荷进行检查。站台、楼层、楼梯上人员均布荷载的标准值应为4.0千帕，机房楼层的计算荷载应根据设备安装、维护和正常使用(包括动力效应)的实际情况确定，其标准值不应小于4.0千帕。地震荷载和地震对地下车站结构的影响可分为剪切位错和振动。车站结构的抗震分析仅限于在土体不会失去完整性的前提下考虑其振动效应。一般地铁结构采用实用方法，即静力法或准静力法，弹性波准静力法也可用于深埋隧道。5.地震荷载，静力法是地震系数法或惯性力法；准静态法是地层位移法或反

5、应位移法，它以地基变形为输入，不考虑衰减系数的静态解；弹性波拟静力法是根据隧道区基岩或地面的反应谱或设计地震烈度，对隧道围岩的弹性波速度进行正演或反演，然后用静力法计算围岩和衬砌在弹性波作用下的应力和位移。静力法或准静力法是用等效静力地震荷载或地层位移代替时变地震力或地层位移，然后用静力计算模型分析地震荷载或强迫地层位移作用下的结构内力。5.地震荷载，等效静态地震荷载包括结构本身和屋顶上方土柱的水平和垂直惯性力以及主动土压力增量。水平地震荷载可分为两个方向：垂直方向和沿隧道纵轴方向：(1)隧道横截面上的地震荷载(垂直于隧道纵轴方向)结构的水平惯性力，其中地震加速度作用在结构上；重力加速度；q构

6、件或结构的重量；与地震加速度相关的地震系数。5。地震荷载，马蹄形曲线墙衬砌，5。地震荷载下，均匀水平惯性力为：公式中的综合影响系数与工程重要性、隧道深度、地层特征等有关。规范建议岩石基础为0.2，非岩石基础为0.25；水平地震系数，7度区域为0.1；8度区域为0.2；9度区域为0.4；M1鞋面衬里质量；上层衬里的高度；M2仰拱体；仰拱的上升。5。地震荷载，圆形衬砌，5。地震荷载，其均匀分布的水平惯性力为：其中m为衬砌质量；衬里的外径。5。地震荷载，矩形衬砌，5。地震荷载下，均布的水平惯性力为：其中顶部和底部的水平惯性力作为集中力作用在顶部和底部的轴线上；侧壁和中间墙的水平惯性力应根据作用在侧壁

7、上的力的均匀分布来考虑。Mt、mb顶板和底板质量；Mw侧墙和中墙质量；h侧壁净高。5。地震荷载。洞穴顶部上方土柱的水平惯性力为：其中m为上方土柱的重量。c .主动侧向土压力增量地震时，地层的内摩擦角将从原始值变为(-)，即地震角，在7度地震区为130；8度=3；9度=6度。因此，结构一侧主动侧向土压力增量为：5。地震荷载，其中d .结构和隧道上方土柱的垂直惯性力，其一般公式为：垂直地震系数，一般取；隧道上方衬砌和土柱的重量。地震荷载(2)沿隧道纵轴计算纵向水平惯性力时，区间隧道的结构重量可考虑为半波长，即公式中每延米W结构的重量。对于车站，可根据两个变形缝之间的结构重量进行计算。应考虑建筑物的

8、现状和未来的变化，凡明确的，应根据地下室的设计应力和地下室与隧道结构之间的距离计算。设计要求中应规定任何模糊性，如上海20kN/m2。6.隧道上方和受损棱镜中的设施和建筑物的压力。当核爆炸产生的空气冲击波作用于地面时，它从地面反射，在空中形成反射波，另一方面，它以另一种形式传播到地面，在土壤中形成压缩波。土中压缩波作用在隧道结构上的压力称为作用在结构上的人防荷载。该载荷的大小与地面空气冲击波、土壤中的压缩波、覆土厚度、结构与介质的相对运动、结构的几何形状、尺寸和材料等参数有关。7。人防负荷，8项讨论和建议对于混凝土结构，应检查抗裂性或裂缝宽度。当考虑地震荷载或其他意外荷载时，无需检查结构的裂缝

9、宽度。1.结构设计应符合一般规定，普通钢筋混凝土结构最大计算裂缝宽度的允许值应根据结构类型、使用要求、环境和防水措施确定。规范中列出了最大计算裂缝宽度的允许值。计算图应符合结构的实际工况，反映围岩对结构的约束作用。当受力体系和荷载形式在施工和使用过程中发生较大变化时，应根据构件的施工顺序和受力情况，根据结构的实际受力过程，并考虑结构体系变形的连续性进行分析。1。结构设计应遵守的一般规定，侧向地层阻力和地基反力的数值和分布规律应根据结构形式在荷载作用下的变形、施工方法、回填和灌浆、地层变形特征等因素来确定。换乘站直接承受列车荷载的楼板等构件的计算和施工应符合现行铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结

10、构设计规范的相关要求。地下结构应进行截面方向的应力计算，特殊情况下应分析其纵向强度和变形。1.结构设计应符合一般规定，装配式构件的尺寸应考虑生产、吊装、运输和施工的安全性和方便性。接缝设计应满足受力、防水和耐久性的要求。在矿山建设的结构设计中，应采用喷射混凝土、钢拱或锚杆作为主要支护手段。根据围岩和环境条件、结构埋深和断面规模，选择合适的开挖方法、辅助措施、支护形式及相关物理力学参数，可以达到保持围岩稳定、支护和合理利用围岩自承能力的目的。在施工过程中，应通过对围岩和支护的动态监测来优化设计和施工参数。1.结构设计应符合一般规定。在设计地震区结构时，应根据设防要求、场地条件、结构类型和埋深等因

11、素，选择能更好地反映其地震工作特性的分析方法，并采取必要的结构措施，提高结构和节点的整体抗震能力。目前，处理结构与地层相互作用的实用方法有三种：主动荷载模型、主动荷载加地层弹性约束模型、结构与地层相互作用的处理方法。区间隧道衬砌结构的静力计算。区间隧道衬砌结构的静力计算。区间隧道衬砌结构的静态计算。明挖箱衬砌结构计算，2。隧道衬砌结构的静力计算，为了考虑柱宽的影响，钢筋一般按图中所示的方法计算。明挖箱衬砌结构计算，2。隧道衬砌结构的静态计算。采矿法修建的浅埋或深埋隧道衬砌通常为马蹄形复合结构。根据NATM原理，在复合衬砌中，主支撑是主要承载结构，而内衬是安全储备。初期支护应采用主动和被动荷载模

12、型进行内力分析。为此，可选择两种计算方案：弹性基础梁方案、马蹄形衬砌结构计算、区间隧道衬砌结构静力计算、马蹄形衬砌结构计算、弹性基础梁方案、区间隧道衬砌结构静力计算、马蹄形衬砌结构计算、弹性支撑链杆方案、暗马蹄形衬砌结构计算、弹性支撑链杆图，2。隧道衬砌结构静力计算、暗马蹄形衬砌结构计算、内力计算图2.区间隧道衬砌结构静力计算及盾构隧道衬砌结构计算。关节硬度与身体硬度相同。考虑环向接头和纵向接头的刚度，接头的弯曲刚度为零。目前常用的计算方法有三种：软弱地层和饱和软粘土中整体圆形衬砌的自由变形弹性均质圆环法，或接缝刚度接近结构本身的组合衬砌法，可用于结构内力分析。2.区间隧道衬砌结构的静力计算和

13、盾构隧道衬砌结构的计算，假设地层A不提供侧向弹性阻力；b、基底竖向反力按均匀分布，其值按静力平衡条件计算；c结构是弹性均匀体。2.区间隧道衬砌结构和盾构隧道衬砌结构的静力计算。为简化浅埋隧道的计算，拱背不均匀垂直地层压力可近似转化为均匀荷载，其中RH衬砌计算半径；拱背上的总地层压力。2。区间隧道衬砌结构和盾构隧道衬砌结构的静力计算，因此竖向均匀地层压力为：2。区间隧道衬砌结构和盾构隧道衬砌结构的静力计算，衬砌中各断面的弯矩m(内缘拉力为正)和轴力n(压力为正)见表。2.区间隧道衬砌结构的静力计算和盾构隧道衬砌结构的计算，考虑到横向水平弹性抗力法是在能提供横向弹性抗力的地层中，如硬粘土和砂土中的

14、整体或装配式圆形衬砌，该方法可用于结构内力分析。在该方法中，假设地层A的横向弹性阻力沿水平方向作用，并呈三角形分布，上下零点位于水平直径上下45个点处，水平直径处为最大值，任何其他点的横向水平弹性阻力为最大值的函数。2.区间隧道衬砌结构静力计算，盾构隧道衬砌结构，2。区间隧道衬砌结构和盾构隧道衬砌结构的静力计算。B基础的竖向反力视为均匀分布，其值根据静平衡条件计算；c在装配式衬砌中，如果接缝刚度较小，衬砌的整体刚度将会减弱，这将有助于充分发挥地层的承载能力，改善结构的受力状态。接头对刚度的影响：根据日本土木工程协会盾构机标准管片(1982)，如果是由交错接头组装而成的扁平管片，其计算刚度如下：

15、2 .区间隧道衬砌结构的静力计算和盾构隧道衬砌结构的计算，其中抗弯刚度是有效的，上述文献建议为0.8；线段的原始刚度。根据衬砌中的内力(，)，管片设计应按(1)和(1)进行，管片接头连接件应按(1)和(弯矩增大系数)设计，取0.3。用这种方法分析衬砌内力时，衬砌环各截面的弯矩和轴力只需叠加在上表所示的数值上即可。2。区间隧道衬砌结构静力计算、盾构隧道衬砌结构计算、环向内力表、弹性地基梁法或弹性支承链杆法。区间隧道衬砌结构的静力计算，盾构隧道衬砌结构的计算，第一种和第三种方法可称为常规设计方法。不考虑管片接头部分的抗弯刚度降低；管片环和管片主截面具有相同的刚度和均匀的弯曲刚度；假设水平地层阻力是从环的顶部向左侧和右侧45135分布的三角形载荷。2.隧道衬砌结构的静力计算和盾构隧道衬砌结构的计算，第二种方法可称为修正习惯设计法。接头弯曲刚度的降低被评估为环的整体刚度的降低，并且分段环是具有弯曲刚度的有效比率1和均匀弯曲刚度的环，2。隧道衬砌结构静力计算，盾构隧道衬砌结构，多铰环、2。隧道衬砌结构的静力计算，盾构隧道衬砌结构，采用的计算方法是以隧道周围围岩完好为对象，以管片接头为铰接结构。多铰环本身是一种超静定结构，只有在隧道周围围岩的作用下才会变成静力结构。因此，评价作用在圆环上的荷载分布和围岩基础的抗力是非常重要的。由于隧道周围的围岩一般具有抗力，因此有必要