《地鐵與輕軌工程》PPT課件.ppt

地鐵與輕軌工程,第四講：地鐵工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜述,4.1地鐵車(chē)站與區(qū)間的分類(lèi),地鐵車(chē)站與區(qū)間可以根據(jù)其不同的特征進(jìn)行不同的分類(lèi) 所處位置 埋深 運(yùn)營(yíng)性質(zhì) 站臺(tái)型式 施工方法等,4.1.1按車(chē)站與地面相對(duì)位置分類(lèi),地下車(chē)站或區(qū)間車(chē)站或區(qū)間結(jié)構(gòu)位于地面以下。這種情況下軌頂至地表距離一般大于1015m。 淺埋車(chē)站或區(qū)間車(chē)站或區(qū)間結(jié)構(gòu)大部分位于地面以下，頂層結(jié)構(gòu)位于地面以上，或即使在地面以下，但埋深很淺，軌頂至地表距離一般小于1015m。 地面車(chē)站或區(qū)間車(chē)站或區(qū)間位于地面。 高架車(chē)站或區(qū)間車(chē)站或區(qū)間位于地面高架橋上。,4.1.2按車(chē)站運(yùn)營(yíng)性質(zhì)分類(lèi),按車(chē)站運(yùn)營(yíng)性質(zhì)主要有以下6種： 中間站（即一般站） 區(qū)域站（即折返站） 換乘站 樞紐站； 聯(lián)運(yùn)站； 終點(diǎn)站,中間站(即一般站)僅供乘客上、下車(chē)之用，功能單一，是地鐵路網(wǎng)中數(shù)量最多的車(chē)站。 區(qū)域站(即折返站)是設(shè)在兩種不同行車(chē)密度交界處的車(chē)站，站內(nèi)設(shè)有折返線和設(shè)備。它兼有中間站的功能。 樞紐站是由該站可分出另一條線路的車(chē)站。該站 可接、送兩條線路上的乘客。,換乘站是位于兩條及兩條以上線路交叉點(diǎn)上的 車(chē)站。除具有中間站的功能外，更主要的是可以從一條線上的車(chē)站通過(guò)換乘設(shè)施轉(zhuǎn)換到另一條線路上的車(chē)站。 聯(lián)運(yùn)站聯(lián)運(yùn)站是指車(chē)站內(nèi)設(shè)有兩種不同性質(zhì)的列車(chē)線路進(jìn)行聯(lián)運(yùn)及客流換乘。聯(lián)運(yùn)站具有中間站及換乘站的雙重功能。 終點(diǎn)站終點(diǎn)站是設(shè)在線路兩端的車(chē)站。就列車(chē)上下行而言，終點(diǎn)站也是起點(diǎn)站(或稱始發(fā)站)，終點(diǎn)站設(shè)有可供列車(chē)全部折返的折返線和設(shè)備，也可供列車(chē)臨時(shí)停留檢修。,4.1.3 按車(chē)站站臺(tái)型式分類(lèi),島式站臺(tái) 島式車(chē)站具有站臺(tái)面積利用率高、能靈活調(diào)劑客流、乘客使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此，一般常用于客流量較大的車(chē)站； 側(cè)式站臺(tái) 側(cè)式車(chē)站站臺(tái)面積利用率、調(diào)劑客流、站臺(tái)之間聯(lián)系等方面不及島式車(chē)站，因此，側(cè)式車(chē)站多用于客流量不大的車(chē)站及高架車(chē)站 島、側(cè)混合式站臺(tái) 將島式站臺(tái)及側(cè)式站臺(tái)同設(shè)在一個(gè)車(chē)站內(nèi)，島、側(cè)混合式站臺(tái)可布置成一島一側(cè)式或一島兩側(cè)式。,按車(chē)站站臺(tái)型式分類(lèi),軌道交通車(chē)站,新街口站新街口站效果圖.jpg 邁皋橋站邁皋橋站.jpg 中華門(mén)站中華門(mén)站.jpg,4.1.4 按施工方法進(jìn)行的車(chē)站結(jié)構(gòu)分類(lèi),鑒于功能要求、造價(jià)和工期等對(duì)能否發(fā)揮修建地鐵的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益起決定作用，而施工期間對(duì)環(huán)境的影響只是一種短期效應(yīng)，所以淺埋地鐵仍以明挖車(chē)站為主，與不同類(lèi)型的維護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)合能適應(yīng)于各種地層。在交通繁忙的地段修建地鐵車(chē)站，尤其是修建有綜合功能要求的車(chē)站，或需要嚴(yán)格控制基坑開(kāi)挖引起的地面沉降時(shí)，可采用蓋挖法施工。當(dāng)不允許施工干擾地面交通，或由于地面拆遷量過(guò)大等原因，明挖施工很不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采用暗挖法（礦山法或盾構(gòu)法）施工，且一般用于規(guī)模較小的中間站。,4.1.4 按施工方法進(jìn)行的車(chē)站結(jié)構(gòu)分類(lèi),地鐵區(qū)間與車(chē)站按照設(shè)計(jì)施工方法進(jìn)行的分類(lèi)有：明（蓋）挖法、錨噴暗挖法、盾構(gòu)法、頂管法和沉管法等，以下各章將分別詳述。 土建設(shè)計(jì)和施工人員最常講的地鐵車(chē)站分類(lèi)，就是按施工方法進(jìn)行的車(chē)站結(jié)構(gòu)分類(lèi)。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須同步考慮施工方法，從某種意義上講，最好的設(shè)計(jì)也就是使用功能、構(gòu)造與施工方法相耦合的設(shè)計(jì)。,4.2 地鐵車(chē)站的結(jié)構(gòu)形式,地鐵車(chē)站除提供列車(chē)通行外，還要具有集散旅客的功能，地鐵車(chē)站結(jié)構(gòu)一般應(yīng)具有較大的跨度以提供站臺(tái)、疏散、通風(fēng)和其它服務(wù)空間。車(chē)站結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)在滿足功能要求的前提下，兼顧經(jīng)濟(jì)和美觀，力圖創(chuàng)造出與交通建筑相協(xié)調(diào)的氣氛。,4.2.1明(蓋)挖法施工的車(chē)站結(jié)構(gòu)形式,明挖車(chē)站可采用矩形框架結(jié)構(gòu)或拱形結(jié)構(gòu)。 車(chē)站結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)在滿足功能要求的前提下，兼顧經(jīng)濟(jì)和美觀，力圖創(chuàng)造出與交通建筑相協(xié)調(diào)的氣氛。 現(xiàn)已有整體現(xiàn)澆、全裝配、與圍護(hù)墻 組合現(xiàn)澆以及部分裝配等成型方法。,矩形框架結(jié)構(gòu),矩形框架結(jié)構(gòu)是明挖車(chē)站中采用最多的一種形式，根據(jù)功能要求，可以設(shè)計(jì)成單層、雙層、單跨、雙跨或多層多跨等形式。側(cè)式車(chē)站一般采用雙跨結(jié)構(gòu)；島式車(chē)站多采用三跨結(jié)構(gòu)，站臺(tái)寬度10m時(shí)站臺(tái)區(qū)宜采用雙跨結(jié)構(gòu)，有時(shí)也采用單跨結(jié)構(gòu)。,拱形結(jié)構(gòu),一般用于站臺(tái)寬度較窄的單跨單層或單跨雙層車(chē)站，可以獲得較好的建筑藝術(shù)效果。,4.2.2 錨噴暗挖法施工的車(chē)站結(jié)構(gòu)形式,錨噴暗挖法施工的地鐵車(chē)站可采用單拱式車(chē)站、雙拱式車(chē)站或三拱式車(chē)站，根據(jù)需要可做成單層或雙層。,4.2.3盾構(gòu)法施工的車(chē)站結(jié)構(gòu)形式,盾構(gòu)車(chē)站的結(jié)構(gòu)形式與所采用的盾構(gòu)類(lèi)型、施工方法和站臺(tái)形式等關(guān)系密切。 傳統(tǒng)的盾構(gòu)車(chē)站是采用單圓盾構(gòu)或單圓盾構(gòu)與半盾構(gòu)結(jié)合或單圓盾構(gòu)與錨噴暗挖法結(jié)合修建的，近年開(kāi)發(fā)的多圓盾構(gòu)、異形盾構(gòu)等新型盾構(gòu)，進(jìn)一步豐富了盾構(gòu)車(chē)站的形式。 盾構(gòu)車(chē)站的站臺(tái)有側(cè)式、島式及側(cè)式與島式混用（稱為復(fù)合型）的三種基本類(lèi)型。,（1）雙圓形獨(dú)立并列盾構(gòu)車(chē)站,（2）三拱塔柱式盾構(gòu)車(chē)站,（3）三拱立柱式盾構(gòu)車(chē)站,4.3 地鐵區(qū)間的結(jié)構(gòu)形式,地鐵車(chē)站與區(qū)間的常見(jiàn)截面形式與施工方法 表4-1,4.4 設(shè)計(jì)荷載,4.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則,4.5.1 工程結(jié)構(gòu)材料 地鐵土建工程的結(jié)構(gòu)材料一般采用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土，在必要時(shí)，也可采用鋼結(jié)構(gòu)或鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)。規(guī)范規(guī)定了混凝土材料的最低強(qiáng)度等級(jí)（表4-3），此外，混凝土還需滿足抗凍、抗?jié)B和抗侵蝕等耐久性要求。,混凝土的最低設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí) 表4-3,4.5.2 明挖隧道結(jié)構(gòu),明挖隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定： （1）明挖隧道宜按底板支承在彈性地基上的結(jié)構(gòu)物計(jì)算。 （2）當(dāng)車(chē)站結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題進(jìn)行分析時(shí)，宜計(jì)入立柱和樓板壓縮變形的影響。 （3）當(dāng)設(shè)有斜托的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力分析時(shí)，宜計(jì)入斜托的影響。 （4）當(dāng)用逆筑法修建車(chē)站時(shí)，應(yīng)計(jì)入立柱施工誤差造成的偏心影響。 （5）明挖隧道根據(jù)地質(zhì)、埋深、施工方法等條件，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行抗浮、整體滑移及地基穩(wěn)定性驗(yàn)算。,（6）現(xiàn)澆鋼筋混凝土壁板式地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：, 單元槽段的長(zhǎng)度和深度，應(yīng)根據(jù)建筑物的使用要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、施工條件和施工環(huán)境等因素參考類(lèi)似工程的實(shí)踐確定，必要時(shí)可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)成槽試驗(yàn)。 當(dāng)確定地下連續(xù)墻的入土深度時(shí)，必須滿足墻體整體抗滑動(dòng)和抗傾覆穩(wěn)定、坑底抗隆起穩(wěn)定及坑底抗?jié)B流穩(wěn)定的要求。 地下連續(xù)墻的墻體結(jié)構(gòu)，當(dāng)支承系統(tǒng)設(shè)置圍囹或逆筑法中用樓板代替支撐時(shí)，可沿縱向取單位長(zhǎng)度按彈性地基梁計(jì)算；當(dāng)支撐系統(tǒng)不設(shè)圍囹只設(shè)對(duì)撐或錨桿時(shí)，可取一幅墻寬按彈性地基板計(jì)算，墻體宜按施工順序逐階段計(jì)算。當(dāng)計(jì)入支撐作用時(shí)，應(yīng)考慮每層支撐設(shè)置時(shí)墻體已有的位移和支撐的彈性變形。 地下連續(xù)墻墻段之間可采用不傳遞應(yīng)力的普通接頭，當(dāng)縱向必須形成整體時(shí)，應(yīng)采用剛性接頭。 當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻作承重基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行承載能力、地基強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性計(jì)算。 當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻與隧道結(jié)構(gòu)連接時(shí)，預(yù)埋在墻內(nèi)的受力鋼筋、連接螺栓或連接板錨筋等，均應(yīng)滿足受力要求，其錨固長(zhǎng)度應(yīng)符合構(gòu)造規(guī)定。 地下連續(xù)墻的墻面傾斜度和平整度，應(yīng)根據(jù)建筑物的使用要求、地質(zhì)條件及挖槽機(jī)械等因素確定。墻面傾斜度不宜大于1150，局部突出不宜大于100mm且墻體不得侵入隧道凈空。,4.5.3 錨噴暗挖隧道結(jié)構(gòu),礦山法施工的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定： （1）當(dāng)計(jì)算整體式襯砌時(shí)，應(yīng)計(jì)入地層抗力對(duì)襯砌變形的約束作用。 （2）錨噴襯砌和復(fù)合式襯砌襯期支護(hù)的設(shè)計(jì)參數(shù)，可采用工程類(lèi)比法或通過(guò)理論計(jì)算確定。 （3）復(fù)合式襯砌的初期支護(hù)，應(yīng)按主要承載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；二次初砌，應(yīng)根據(jù)其施工時(shí)間、施工后外部荷載的變化情況和地質(zhì)條件等因素按下列原則設(shè)計(jì)： 地層和初期支護(hù)的變形基本穩(wěn)定后施作的二次襯砌，在外部荷載不再增加的情況下可按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)。 第四紀(jì)土層中的淺埋隧道及通過(guò)軟弱或膨脹性圍巖中的隧道，初期支護(hù)應(yīng)具有較大的剛度和強(qiáng)度，且宜提前施作二次襯砌，由二者共同承受外部荷載。當(dāng)二次襯砌采用素混凝土襯砌時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算其抗裂度。,4.5.4 盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu),盾構(gòu)法施工的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定： （1）裝配式襯砌宜采用具有一定剛度的柔性結(jié)構(gòu)，應(yīng)限制荷載作用下變形和接頭張開(kāi)量，滿足其受力和防水要求。 （2）隧道結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖應(yīng)根據(jù)地層情況、襯砌構(gòu)造特點(diǎn)及施工工藝等確定，宜考慮襯砌與地層共同作用及裝配式襯砌接頭的影響。在軟土地層中，可按自由變形的彈性勻質(zhì)圓環(huán)計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力。,（3）裝配式襯砌的構(gòu)造應(yīng)符合下列要求： 隧道襯砌宜采用塊與塊、環(huán)與環(huán)間用螺栓連接的管片。 襯砌環(huán)寬可采用7501000mm，在與盾構(gòu)千斤頂沖程相適應(yīng)的情況下宜選用較大的寬度。曲線地段應(yīng)采用適量的不等寬的楔形環(huán)，其環(huán)面錐度由隧道的直徑、楔形塊間距及隧道曲率半徑確定，每環(huán)的楔形量可采用2050mm。 襯砌厚度應(yīng)根據(jù)隧道直徑、埋深、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，使用階段及施工階段的荷載情況等確定，宜為隧道外輪廓直徑的0.050.06倍。 襯砌環(huán)的分塊，應(yīng)根據(jù)管片制作、運(yùn)輸、安裝和受力要求確定。單線區(qū)間隧道可采用68塊；雙線區(qū)間隧道為810塊。,（4）襯砌制作和拼裝必須達(dá)到下列精度：?jiǎn)螇K管片制作的允許誤差，寬度為0.5mm，弧弦長(zhǎng)為1.0mm；環(huán)向螺栓孔及孔位為1.0mm；厚度為1.0mm。整環(huán)拼裝的允許誤差，相鄰環(huán)的環(huán)面間隙為不大于1.01.5mm，縱縫相鄰塊間隙為1.52.5mm；縱向螺栓孔中心形成的圓周直徑為23mm；襯砌環(huán)外直徑為3.5mm。 （5）作用在擠壓混凝土襯砌上的水平荷載，根據(jù)地層條件應(yīng)按下列規(guī)定采用：對(duì)于砂土為垂直荷載值的0.7倍；對(duì)于粘土：垂直荷載值的0.8倍；對(duì)巖石由專(zhuān)門(mén)試驗(yàn)結(jié)果確定。當(dāng)采用上述水