地下铁路建设第8章

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1、一、地下铁道结构静、动力工作特性用于理论计算的力学模型可归纳为四种：⑴作用—反作用模型(Action-reactionModel)⑵连续介质模型(ContinuumModel)(3)以工程类比为依据的经验法(EmpiricalMethod)(4)约束—收敛法(Convergence-confinementMethod)目前以应用荷载—结构模型为主。第三节地下铁道结构设计及计算二、作用在地下铁道结构上的荷载永久荷载可变荷载偶然荷载长期作用的恒载，如地层压力、结构自重、上方建筑物压力、水压力等。分为基本可变荷载和其他可变荷载，基本可变荷载即长期的经常作用的变化荷载，如

2、地面车辆荷载等；其他可变荷载即非经常作用的变化荷载，如施工荷载等。偶然的、非经常作用的荷载，如地震影响、爆炸力等。1.地层压力（0≤x≤L1）深埋石质隧道：围岩的松动压力可按《铁路隧道设计规范》所建议的公式进行计算。1.地层压力土质隧道：竖向压力明挖和浅埋暗挖隧道深埋暗挖隧道全部土柱重量泰沙基公式或普氏公式计算式中　、——计算截面i处的主动、被动土压力；、——朗金主动、被动侧压力系数；——计算截面i处的竖向土压力；c——土的粘结力。侧向压力朗金土压力理论1.地层压力在计算总压力时可不计临界深度=以上的负压力。2.静水压力圆形或接近圆形最低水位矩形最高水位2.静水压

3、力使用阶段水土分算施工阶段黏性土层：水土合算水土分算地下水位以上的土采用天然重度γ，水位以下的土采用有效重度γ′计算土压力。另外再计算静水压力的作用。砂性土层：水土合算λ0γH1λ0γ′H2γwH2H1H2式中——水的重度，一般10kN/m3；——土的饱和重度。2.静水压力水土合算地下水位以上的土与前者相同，水位以下的土采用饱和重度γs计算土压力，不计算静水压力。λ0γH1λ0γsH2H2H12.静水压力竖向压力一般情况下，地面车辆荷载可按下述方法简化为匀布荷载：单个轮压传递的竖向压力:3.地面车辆荷载及其冲击力0.7Z1111ZZbaPoz地面地面p0p0Poz

4、0.7Z0.7Z0.7Z两个以上轮压传递的竖向压力:3.地面车辆荷载及其冲击力0.7ZbZp0aPoz0.7Z0.7Z0.7ZPozp0p0p0Zbd1d2b式中——地面车辆传递到计算深度Z处的竖向压力；——车辆单个轮压，按通行的汽车等级采用；a、b——地面单个轮压力的分布长和宽度；di——地面相邻两个轮压的净距；n——轮压的数量；——车辆荷载的动力系数。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式中——侧向压力系数，分石质地层和土质地层。石质地层查规范表，土质地层按库仑土压力系数计算。4．地铁车辆荷载、人群荷载及设备荷载在设计换乘站中直接承受地

5、铁车辆荷载的楼板等构件时，地铁车辆竖向荷载应按其实际轴重和排列计算，并考虑动力作用的影响，同时尚应按线路通过的重型设备运输车辆的荷载进行验算。车站站台、楼板和楼梯等部位的人群均布荷载的标准值应采用4.0kPa。设备用房楼板的计算荷载应根据设备安装、检修和正常使用的实际情况（包括动力效应）确定，其标准值不得小于4.0kPa。5.地震荷载地震对地下车站结构的影响概可以分为剪切错位和振动。车站结构的地震作用分析仅局限于在假定土体不会丧失完整性的前提下考虑其振动效应。一般地铁结构都采用实用方法，即静力法或拟静力法，对于深埋隧道还可采用弹性波拟静力法。5.地震荷载静力法即地

6、震系数法或称惯性力法；拟静力法即地层位移法或称反应位移法，此法系以地基变形为输入，不考虑衰减系数的静力解；弹性波拟静力法即根据隧道所在地区基岩或地面的反应谱或设计地震强度用简化模型正演或反演隧道处围岩的弹性体波速度，然后用静力法计算弹性波作用下围岩和衬砌中的应力和位移。静力法或拟静力法就是将随时间变化的地震力或地层位移用等代的静地震荷载或静地层位移代替，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.地震荷载等代的静地震荷载包括：结构本身和洞顶上方土柱的水平、垂直惯性力以及主动土压力增量。水平地震荷载可分为垂直和沿着隧道纵轴两个方向进行的计算：(

7、1)隧道横截面上的地震荷载(垂直隧道纵轴)a．结构的水平惯性力式中——作用于结构的地震加速度；g——重力加速度；Q——构件或结构的重量；Kc——与地震加速度有关的地震系数。5.地震荷载马蹄形曲墙式衬砌5.地震荷载其匀布的水平惯性力为：式中——综合影响系数，与工程重要性、隧道埋深、地层特性等有关，规范中建议，对于岩石地基为0.2，非岩石地基为0.25；——水平地震系数，7度地区为0.1；8度地区为0.2；9度地区为0.4；m1——上部衬砌质量；H——上部衬砌的高度；m2——仰拱质量；f——仰拱的矢高。5.地震荷载圆形衬砌5.地震荷载其匀布的水平惯性力为：式中m——衬

8、砌质量；D