地铁车站结构设计合理性分析.doc

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1、地铁车站结构设计合理性分析【摘要】以武汉地铁二号线一期工程广埠屯站为例，进行结构设计与计算分析研究，通过对车站主体结构进行模拟分析计算，得出合理的结构受力体系，保证地铁车站的安全稳定性。【关键词】地铁；结构设计；结构计算；施工方法地铁车站作为城市轨道交通枢纽站点、地面客流的集散点，联系着地面与地下的客运功能，其安全稳定是最为重要的。同时,地铁车站造价相对较高，因此,如何做好经济上的合理和结构上的安全可靠是非常重要的。1工程概况武汉市轨道交通二号线一期工程全长约27km，广埠屯站是本二号线工程的第十八个站，位于武汉市珞瑜路与广八路交叉路口处，在珞瑜路正下方，呈

2、东西向“一”字型布局。车站位于珞喻路交通主干道上，车流量大，交通非常繁忙，经常发生交通堵塞；沿主干道两侧的慢车道、人行道上分布有光缆、路灯线、污水管道、自来水管道、天然气管道。地下管线埋深1m￣2m；在车站的西北端左侧距车站10m￣12m处分布有电脑大世界（19层）、汇通大厦（22层）等高层建筑物；右侧距车站24m￣35m处分布有华中电子市场（14层）、武汉市地方税务局洪山分局（8层）中高层建筑物。珞瑜路南侧绿化带上还有一条架空的110kV高压线。如何合理地进行设计以及后期施工对于整个地铁工程将有重要影响。2水文地质概况车站基坑拟定设计长度为460m，宽19

3、.9m，基坑深15m￣18m。基坑壁地层岩性从上至下为：杂填土(1-1)，厚1.3m￣3.6m；粉质黏土(10-1)，层厚5.9m￣8.0m，埋深1.3m￣3.6m；全风化泥岩(20a-1-1)，厚0m￣3.6m，埋深8.6m，呈透镜状分布于Jz5-Ⅲ06-GBT-09孔一带；强风化泥岩(20a-1)，厚4.0m￣4.8m，埋深9.0m￣11.0m；中风化泥岩(20a-2)，层厚7.0m￣10.5m，埋深14.0m￣15.0m。本站位于龙阳湖——王家店倒转背斜南翼，地层倒转，产状为15°～75°；其他地质剖面系统见图1，各土层的物理参数和岩土物理力学指标建议

4、值见表1和表2。3结构设计以及施工方法探讨地铁车站的主要施工方法有有明挖法、盖挖法以及暗挖法施工。目前国内外最主要的施工方法采用明挖法施工，本车站主体及站后折返线均采用明挖法施工。主要结构尺寸的拟定是在满足建筑限界和建筑设计的基础上、考虑施工误差，测量误差、结构变形、沉陷等因素，根据地质和水文资料，车站埋深，结构类型，施工方法等条件经过计算确定（见表3）。车站为沿二号线地下二层二跨框架明挖结构，主体结构均为钢筋砼框架型式，由边墙、立柱、梁板组成结构体系、顶板、中板承受竖向荷载，通过纵向主梁下的柱子和边墙将荷载传递到底梁和底板。24结构合理性优化分析研究明挖主

5、体框架结构按作用在有限弹性地基上的等代闭合框架进行计算，其地层的作用以一系列弹性模拟；按地层与结构共同受力模式进行计算（见图2）。计算采用SAP84有限元结构分析程序，结构计算按永久荷载、可变荷载、施工荷载和偶然荷载的各种组合进行。根据本站工程地质和水文地质的特点，考虑施工完成初期阶段、近期使用阶段和远期使用阶段水浮力分别按0%、50%、100%进行计算分析；荷载按结构最不利受力情况进行组合。4.1内力计算结果（见图3和图4）5结束语根据结构计算内力值，除按强度进行截面配筋计算外，还须按最大裂缝宽度控制在迎水面不大于0.2mm，背水面不大于0.3mm的要求进

6、行验算，以确定各截面的配筋。计算结果表明结构构件配筋除个别构件截面由强度控制外，其余均为裂缝宽度。其配筋率基本上控制在经济配筋率范围内，构件尺寸是合理、经济的。计算分析表明，由于结构周边土体的约束作用，地震力、人防设防荷载对地下结构绝大部分构件和位置为非控制因素，仅需按抗震、人防要求，进行构造措施处理。【参考文献】【1】关宝树.隧道工程设计要点集[M].北京：人民交通出版社，2003.【2】GB50157-2003地铁设计规范[S].【3】王琪.地下车站与地面跨线桥组合结构受力优化分析研究[C]″.中国土木工程学会隧道及地下工程分会第十四届年会论文集.北京：

7、中国土木工程学会，2006.【4】张庆贺，朱合华.地铁与轻轨[M].北京：人民交通出版社，2001.2