沈阳地铁十号线文化东路站结构设计.doc

1、1沈阳地铁十号线文化东路站结构设计摘要：随着城市交通的日常拥挤，城市轨道交通正发挥着自己的重要作用，地铁结构设计作为地铁建设的重要环节，需要进行完善合理的设计。 关键词：地铁；结构；荷载；盖挖 中图分类号：U231+.3 文献标识码：A 文章编号： 1.工程概况 1.1 站位及站址环境 本站为十号线与五号线的换乘站，采用通道换乘。根据建设规划，五号线车站近期不实施。考虑到五号线的不确定性，十号线车站不预留换乘节点，仅预留换乘接口。十号线文化东路站位于长青街与文化东路交叉路口东南侧，车站沿长青街设置，利用长青街的 5 个车道和路东的绿地以及新生活广场前的空地设置车站，车站呈南北走向。路口东南角为

2、新生活广场，西北角为新建住宅小区。周边的居民楼非常密集。 1.2 周边建（构）筑物 文化东路站所在长青街两侧建筑物较多，路东有 2 层的新生活广场和苏宁电器（长青店） ，青扬公园以及长城加油站等，路西有 4 层的中兴超市，7 层的沈阳市地方税务局东陵分局。 1.3 地下管线现状 沿长青街方向管线敷设较多，主要控制管线有管径 DN1500 污水管线，2在路东侧埋深约 5.8m，在路口西侧埋深变为 3.6m；其他管线有DN600、DN500 污水管线埋深约 2.72m，1000X1000 和 800X600 电力管线覆土约 1.06m，DN300 燃气管线埋深约 2.6m、400X400 和 80

3、0X600 通信管线埋深约 0.85m、DN600 给水管线埋深约 1.44m。 沿文化东路方向管线敷设亦较多，主要控制管线为管径 DN1500 污水管线，管内底埋深约约 6.1m；其他管线有 DN800 污水管线埋深约2.72m、2 根 DN600 给水管线埋深约 1.75m、800X600 和 400X300 通信管线埋深约 1.14m、DN300 燃气管线埋深约 1.18m；其余通信、电力等管线管径较小，埋深浅。 1.4 交通现状 文化东路站位于长青街和文化东路交叉路口处，十号线车站沿长青街方向布置。长青街为南北走向，双向 8 车道，现状道路红线宽度为40m，道路两侧已实现规划，交通密集

4、；文化东路为东西走向，双向 4 车道，现状道路红线宽度为 35m，道路两侧已实现规划，交通量较大。 2.结构方案的选择 车站结构方案 2.1 主体结构型式 文化东路站为 14m 岛式站台车站，结构总长 176.4m。车站主体标准段宽 22.5m，底板埋深 17.35m；车站小里程端盾构井宽 26.5m，底板埋深19.15m；车站大里程扩大端宽 23.65,米，底板埋深 18m。主体结构型式为地下双层三跨箱型混凝土框架结构。 2.2 附属结构型式 3车站北端 1 号风道为双层双跨混凝土箱型框架结构，南端 2 号风道为双层三跨混凝土箱型框架结构；除 3 号出入口过街段为直墙拱结构外，剩余出入口明挖

5、段均为单层单跨混凝土矩形框架结构，出入口敞口段为“U”型槽结构。 2.3 盾构端头井的设置 根据相邻区间盾构施工筹划方案，车站小里程端设盾构始发接收井，根据盾构调头的施工技术条件，站端盾构井加宽加深：始发井及接收井长 14.5m，两侧相对车站标准段加宽 1.9m，相对标准段加深 1.6m，车站盾构调头井的框架柱待盾构接收完成后施做。本站盾构利用 1 号风道始发和接收，盾构机由 1 号风道吊装孔吊入并平推到盾构井，从左线始发，当盾构从右线回到本站后，再平推至 1 号风道解体吊出。盾构井中设置临时柱，临时柱间净距为 9.5 米，便于盾构机通过，待盾构机完成接收后再浇筑永久柱，并拆除临时柱。 3.结

6、构计算 3.1 主体结构计算 3.1.1 主体结构主要尺寸拟定 结构断面的净空尺寸应满足地下铁道建筑限界、盾构始发、接受及其它使用功能和施工工艺的要求，同时考虑施工误差、结构变形等因素，给予必要的裕量。对于车站主体结构，净宽尺寸在建筑限界之外考虑50mm 的加宽量。桩与结构之间预留量按 50mm 考虑，施工方应根据现场情况及施工能力预留边桩的施工误差及围护结构变形裕量。 3.1.2 计算图式与荷载 4结构设计根据结构类型，按地铁设计规范 （GB50157-2003）第 10.2条所列荷载，按永久荷载、可变荷载、偶然荷载（地震荷载、人防荷载）进行分类，对结构整体或构件可能出现的最不利组合进行计算

7、。在决定荷载的数值时，考虑施工和使用过程中发生的变化。 3.1.3 主要荷载取值 （1）结构自重 （2）地层压力 竖向压力：明挖车站（区间隧道） 、浅埋暗挖车站（区间隧道）以及软土地层使用盾构法施工的区间隧道，一般按计算截面以上全部土柱重量考虑。 水平压力：根据结构受力过程中墙体位移与地层间的相互关系，可分别按主动土压力、静止土压力或被动土压力计算。 （3）结构上部和受影响范围内的设施及建筑物压力 （4）水压力及浮力 （5）设备荷载 （6）地面车辆荷载引起的侧向土压力 （7）人群荷载 （8）地震荷载 （9）人防荷载 3.1.4 计算标准和计算原则 计算采用 SAP 通用结构有限元分析程序进行平

8、面计算，计算中的主要假定：1）平面应变；2）桩(初支)与结构之间用刚杆连接，刚杆只起5传递力的作用。 主要计算参数 车站主体结构横向为箱型框架结构，沿车站纵向结构断面与荷载分布无突变，底板的地基承载力均匀，因此车站主体框架结构的受力分析可简化为平面问题。 车站结构根据明挖法的实际施工过程，分别按结构施工阶段、和结构使用阶段进行结构变形与内力计算。侧墙内力在施工阶段按“水土和算法”计算，使用阶段内力按“水土分算法”计算。具体应用北京大学的 SAP84 软件，采用“荷载-结构”模型，按平面杆系有限元法进行计算。侧向水土压力：开挖与回筑阶段迎土面采用主动土压力，使用阶段为静止土压力。基坑底面以上为实

9、际三角形分布，底面以下为矩形分布；分别用与压缩刚度等效的水平、竖向弹簧模拟坑底地层对围护桩水平位移和底板垂直位移的约束作用。坑底土体水平弹簧在上部 3 倍桩径范围内为三角形，下部为矩形。本次计算竖向弹簧刚度取 40000kN/m3，均设定为受压弹簧，受拉便退出工作。 支护结构与内衬结构之间的传力采用二力杆模拟。二力杆仅传递压力，不承受弯矩、剪力及拉力。 使用阶段考虑水反力作用。 人防荷载采用等效静载法进行内力计算。在战时荷载作用下，只验算结构承载力，不验算结构变形、裂缝开展以及地基承载力与地基变形。6计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和结构配件自重标注值和可变荷载组合值之和。 3.1

10、.5 计算结果及分析 根据构件各截面的控制内力和混凝土结构设计规范中的有关条款，结构主要构件的配筋原则如下：框架结构满足不同部位裂缝宽度的限值，按偏压构件配筋，支座截面配筋考虑斜托的有利影响；由于立柱承受弯矩较小，按中心受压构件配筋，并按受弯构件进行校核；纵梁（内力按多跨连续梁计算）按纯弯构件配筋。 经承载能力计算与变形、裂缝、抗浮验算，车站主体结构构件尺寸见下表： 车站主体结构主要构件计算结果 4 结语 我国轨道交通行业发展不断深入，计算方法和理论也在进一步完善，在今后的发展过程中，会有更科学更经济的设计方法出现，是地下结构的设计达到更加令人满意的程度。 参考文献 1 地铁设计规范 （GB50157-2003） 2 建筑结构荷载规范 （GB500092001） （2006 年版） 3 混凝土结构设计规范 （GB50010-2010） 74 地下工程防水技术规范 （GB50108-2008） 5 钢结构设计规范 （GB50017-2003）