地铁结构设计计算书文档格式.docx
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岩土施工工程分级为Ⅱ级普通土。
2、第四系上更新统(Q3)
(1)4-4粉土(Q3al+pl)
以透镜体形式夹于细砂层和卵石层中,厚0.5~3m,浅黄色,具少量孔隙,土质不均,含卵砾石为5%~10%,湿,密实,岩土施工工程分级为Ⅱ级普通土。
(2)4-5细砂(Q3al+pl)
以层状夹于卵石中,厚度0.5~15.5m。
灰色、灰黄色,颗粒不均匀,砂质不纯,含少量卵砾石,含量约5%,局部夹粉土薄层,潮湿,密实,岩土施工工程分级为Ⅰ级松土。
(3)4-9圆砾(Q3al+pl)
呈透镜体夹于卵石层,灰黄色-灰色,层厚0.5~6m。
成份以砂岩、灰岩为主,磨圆度较好,多呈浑圆状,粒径组成:
2~20mm约40%,20~60mm约20%,大于60mm约10%,余以杂砂砾充填为主,局部含漂石,最大粒径约350mm。
稍湿-潮湿,密实。
岩土施工工程分级为Ⅲ级硬土。
(4)4-10卵石(Q3al+pl)
下伏于人工填土层,为本区间主要地层。
灰黄色、灰色、深灰色,厚度2.5~35m,成份以砂岩、灰岩、花岗岩为主,磨圆度较好,浑圆状,粒径组成:
2~20mm约10%,20~60mm约40%,大于60mm约20%;
余为杂砂砾砂与粉黏粒充填,局部含漂石,最大粒径约450mm。
稍湿-潮湿。
4-10-1中密卵石:
埋深5m以上呈中密状,岩土施工工程分级为Ⅲ级硬土,
4-10-2密实卵石:
埋深5m以下呈密实状,岩土施工工程分级为Ⅳ级软石。
地层参数详见设计说明。
1.3.2水文地质
本区域属乌鲁木齐河流域,因城市建设,原始地形地貌改变较大,地表无自然冲沟,仅在绿化带中有浇灌用水渠,存在暂时性径流。
勘察期间勘探深度40m内未见地下水。
根据乌鲁木齐轨道交通1号线工程抗浮设防、防渗水位专题报告(中间报告)(2014.01.20),植物园~迎宾路口区间的抗浮设防水位位于地表以下80~143m,所以本区间可以不考虑抗浮。
2.设计依据
2.1依据的规范、规程
(1)《地铁设计规范》(GB50157-2003);
(2)《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999)(2003年版);
(3)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)(2006年版);
(4)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010);
(5)《钢结构设计规范》(GBJ17-2011);
(6)《铁路隧道设计规范》(TB1003-2005);
(7)《人民防空工程设计规范》(GB50225-2005);
(8)《铁路工程抗震设计规范》(GB50011-2006,2009版);
(9)《乌鲁木齐轨道交通1号线工程抗浮设防、防渗水位专题报告(中间报告)》(2014.01.20)
(10)《乌鲁木齐轨道交通一号线工程施工设计技术要求》
2.2依据的地质报告文件及编号
(1)《乌鲁木齐市轨道交通1号线02合同段详细勘察阶段植物园站-迎宾路口站区间岩土工程勘察报告》。
3.设计标准
(1)复合式衬砌的初期支护应具有足够的刚度和强度,承受施工期间的全部荷载,并能有效地控制地层变形;
在使用阶段,由二次衬砌单独承担土压力、水压力。
(2)二衬结构构件根据承载力极限状态及正常使用极限状态的要求,分别进行承载能力的计算和稳定性、变形、裂缝宽度验算以及耐久性设计。
(3)二衬结构主要构件(顶板、楼板、底板、侧墙)设计使用年限为100年,安全等级为一级,重要性系数取1.1;
临时结构的安全等级为三级,相应的结构构件重要性系数取0.9。
(4)二衬结构构件环境类别为一般环境,顶板、底板、侧墙等临土结构构件作用等级Ι-C;
非临土构件作用等级Ι-B。
允许裂缝宽度:
迎土面不大于0.2mm,非迎土面不大于0.3mm。
当计及地震、人防或其他偶然荷载作用时,可不验算结构的裂缝宽度。
(5)地震设防烈度为8度,结构抗震等级采用二级。
(6)甲类人防工程设防,抗核武器抗力级别6级,抗常规武器抗力级别5级。
4.设计参数拟定
4.1工程材料
1)混凝土:
C45、P10防水混凝土;
2)钢筋:
HPB300、HRB400钢筋;
4.2最外层钢筋保护层厚度
竖井、横通道初衬格栅:
40mm;
横通道二衬边墙、顶拱、底板:
迎水面45mm,背水面35mm;
5.荷载计算
5.1荷载
(1)永久荷载
a.结构自重按实际重量计算,混凝土容重为25kN/m3;
b.土压力按实际覆土深度、物理力学参数计算;
c.水压力:
无水压力;
d.地层抗力:
由地层弹簧施加。
(2)可变荷载
a.地面超载:
按20Kpa计算;
(3)偶然荷载
a.地震荷载按设防烈度8度计;
根据计算,人防荷载和地震荷载不起控制作用,所以本文不列人防荷载和地震荷载的计算过程及结果,这里只计算永久荷载和地面超载。
5.2荷载组合
荷载分项系数表
编号
荷载组合验算工况
永久荷载
可变荷载
偶然荷载
地震荷载
人防荷载
1
基本组合构件强度计算
1.35
1.4
2
构件裂缝宽度验算
1.0
0.5-0.8
3
构件变形计算
4
抗震荷载作用下构件强度验算
1.2(1.0)
1.3
5
人防荷载作用下构件强度验算
5.3荷载计算方法
按照《铁路隧道设计规范》TB10003-2005进行荷载计算,给出竖向、水平荷载计算取值:
我国铁路隧道设计规范规定,在计算浅埋荷载时,隧道竖向及水平荷载根据下式确定:
竖向荷载:
(1-1)
水平荷载:
(1-2)
式中:
q为竖向荷载;
为围岩重度;
B为隧道跨度;
为地层静止侧压力系数,
为顶板土柱两侧摩擦角,为经验取值,Ⅴ级围岩条件下取为(0.5~0.7
)。
6.施工竖井及横通道初期支护配筋计算
6.11号竖井初支参数
1号施工竖井采用5m×
7m标准尺寸,深度21.577m。
初支根据工程类比采用350mm厚喷射混凝土,中间采用工32C工字钢作为临时支撑,格栅间距750mm、500mm。
6.21号竖井横通道初支计算
6.2.12-2剖面
(1)荷载推导
地层侧摩擦角
根据铁路隧道设计规范(TB10003-2005)附录B
,本计算取
=
=2.7,
侧压力系数取为0.3
荷载折减系数=
=0.71
隧道荷载计算:
顶部:
(1.35*12.27*22+1.4*20)*0.71=278.6KPa
顶部侧向荷载:
(1.35*12.27*22+1.4*20)*0.3=117.7KPa
底部侧向荷载:
(1.35*17.5*22+1.4*20)*0.3=164.3KPa
(2)计算结果
弯矩图
剪力图
轴力图
经配筋计算并参考类似工程经验,横通道初支格栅需配4Ф25钢筋。
6.2.25-5剖面
=0.789
(1.35*8.93*22+1.4*20)*0.79=231.6KPa
(1.35*8.93*22+1.4*20)*0.3=88KPa
7.横通道二衬配筋计算
7.11号竖井及横通道二衬计算
7.1.12-2剖面
二衬配筋计算:
工况
位置
配筋结果
内力
配筋
配筋率
侧墙及拱顶
(h=400)
拱顶
M
129
Φ18@150
0.43%
侧墙跨中
11
拱角及侧墙底
236
V
279
构造配箍筋
底板
(h=500)
支座
199
Φ22@150
0.51%
567
跨中
324
7.1.25-5剖面
1)荷载推导
73
Φ18@150
78
239
284
213
516
264
8.结构抗浮验算
根据乌鲁木齐轨道交通1号线工程抗浮设防、防渗水位专题报告(中间报告)(2014.01.20),植物园~迎宾路口区间的抗浮设防水位位于地表以下80~143m,故抗浮满足要求。
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