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文檔簡(jiǎn)介
1、<p> 地鐵車(chē)站數(shù)值分析課程設(shè)計(jì)</p><p><b> 1 設(shè)計(jì)說(shuō)明</b></p><p> 本地鐵車(chē)站為地下二層側(cè)式車(chē)站,考慮車(chē)輛限界及建筑設(shè)計(jì)要求,車(chē)站主體斷面采用單柱雙跨箱形框架結(jié)構(gòu)。頂?shù)装寰捎煤癜褰Y(jié)構(gòu),柱網(wǎng)結(jié)合建筑布局條件設(shè)置。</p><p> 本車(chē)站結(jié)構(gòu)計(jì)算選取標(biāo)準(zhǔn)組合,用來(lái)計(jì)算承載能力極限狀態(tài)和驗(yàn)算正常
2、使用極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)分析主要為車(chē)站橫斷面受力計(jì)算。其中橫斷面計(jì)算由于結(jié)構(gòu)和圍巖地質(zhì)的復(fù)雜性,借鑒三維分析的應(yīng)力分布規(guī)律,認(rèn)為選取中間標(biāo)準(zhǔn)斷面和兩端典型斷面兩個(gè)斷面作為控制斷面進(jìn)行計(jì)算是合理的,圍巖均以最不利處計(jì)算??v梁的計(jì)算按多跨連續(xù)梁計(jì)算。</p><p> 本次計(jì)算采用“荷載-結(jié)構(gòu)”模式,借助于美國(guó)ANSYS公司編制的大型有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算程序ANSYS10.0進(jìn)行計(jì)算分析。荷載嚴(yán)格按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB50
3、009-2001》及人防通用圖計(jì)算;結(jié)構(gòu)形式和尺寸以相關(guān)施工圖為準(zhǔn)。具體計(jì)算結(jié)果,以圖示的形式形象地表示所需要的相關(guān)信息。</p><p> 2 標(biāo)準(zhǔn)截面內(nèi)力計(jì)算</p><p> 2.1標(biāo)準(zhǔn)截面尺寸擬定</p><p> 主要結(jié)構(gòu)尺寸的擬定是在滿足建筑限界和建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,考慮施工誤差、測(cè)量誤差、結(jié)構(gòu)變形、沉陷等因素,根據(jù)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)資料、車(chē)站埋
4、深、結(jié)構(gòu)類(lèi)型和施工方法等條件經(jīng)過(guò)計(jì)算確定。基本擬定原則為:</p><p> 1.結(jié)構(gòu)主要尺寸的擬定應(yīng)根據(jù)承載能力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)的要求,對(duì)構(gòu)件分別進(jìn)行承載力的計(jì)算和穩(wěn)定、變形及裂縫寬度驗(yàn)算;</p><p> 2.結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)按承載力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)分別進(jìn)行荷載效應(yīng)組合,并取各自最不利組合進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì);</p><p> 3.主體
5、結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為一級(jí),構(gòu)件的重要性系數(shù)取為1.1;</p><p> 4.結(jié)構(gòu)尺寸的擬定應(yīng)考慮基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用。</p><p> 圖1 標(biāo)準(zhǔn)截面尺寸圖</p><p><b> 2.2主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p> 1.主體結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí);</p><p> 2.結(jié)構(gòu)抗震
6、設(shè)防分類(lèi)為乙級(jí),地震按7度抗震設(shè)防,地下結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為三級(jí);</p><p> 3.地鐵的地下工程及出入口、風(fēng)道與風(fēng)亭均按一級(jí)耐火等級(jí)設(shè)計(jì);</p><p> 4.人防等級(jí)按5級(jí)設(shè)防;</p><p> 5.內(nèi)襯混凝土裂縫控制標(biāo)準(zhǔn):迎土面地表附近干濕交替環(huán)境≤0.2,其余部位≤0.3;</p><p> 6.環(huán)境類(lèi)別:二類(lèi)。</
7、p><p><b> 2.3結(jié)構(gòu)計(jì)算方法</b></p><p> 1.標(biāo)準(zhǔn)段主體結(jié)構(gòu)為單柱雙跨箱形框架結(jié)構(gòu)。主體結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁與內(nèi)襯墻間設(shè)有防水隔離層,為重合墻模式圍護(hù)結(jié)構(gòu),圍護(hù)樁與內(nèi)襯墻間由兩端鉸接鏈桿模擬,只傳遞壓力,產(chǎn)生拉力時(shí)鏈桿不起作用。地層對(duì)樁、墻、底板的抗力也均由鏈桿Link10(Compression only)模擬。</p><p&g
8、t; 2.結(jié)構(gòu)計(jì)算采用“荷載-結(jié)構(gòu)”模式,借助于美國(guó)ANSYS公司編制的大型有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算程序ANSYS10.0進(jìn)行計(jì)算分析。在使用階段考慮水壓力由內(nèi)襯墻承擔(dān),土壓力由樁、內(nèi)襯墻共同承擔(dān),從而形成重合墻模式。通過(guò)模擬在主體與圍護(hù)之間的剛性鏈桿(只能承受壓力的二力桿)傳力給主體結(jié)構(gòu)。</p><p> 3.本設(shè)計(jì)根據(jù)相關(guān)規(guī)范選取荷載“基本組合”進(jìn)行受力分析。</p><p> 基本組合
9、:覆土荷載+地面超載+側(cè)向水土壓力+結(jié)構(gòu)自重+樓層設(shè)備荷載+樓層人群荷載+底板水壓力</p><p> 4.對(duì)于砂土和粉土等無(wú)粘性土按水土分算原則進(jìn)行,即作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)壓力等于土壓力與靜水壓力之和,地下水位以下的土采用浮重度和有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)值和計(jì)算。水土合算時(shí),地下水位以下的土壓力采用飽和重度和總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)值和計(jì)算。一般在粘性土孔隙比較大或水平向滲透系數(shù)較大時(shí)采用水土分算。</p>
10、<p><b> 2.4設(shè)計(jì)截面材料</b></p><p> 1.主要受力結(jié)構(gòu)一般采用鋼筋混凝土,必要時(shí)可采用鋼管混凝土或勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。</p><p> 2.鋼筋混凝土及素混凝土除能夠滿足強(qiáng)度需要外,還須考慮抗凍、抗?jié)B和抗侵蝕等的要求。</p><p> 3.主要受力鋼筋一般采用HRB335級(jí)鋼,其它鋼筋可采用H
11、PB235級(jí)鋼。</p><p> 4.鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般采用Q235B鋼。</p><p> 表1車(chē)站結(jié)構(gòu)混凝土材料表 </p><p><b> 2.5結(jié)構(gòu)截面特性</b></p><p> 計(jì)算寬度沿縱向取跨長(zhǎng)8,即=8</p><p> 1.頂板(用Beam3模擬):
12、 C30混凝土 =8 </p><p> 2.中板(用Beam3模擬): C30混凝土 =8 </p><p> 3.底板(用Beam3模擬): C30混凝土 =8 </p><p> 4.側(cè)墻(用Beam3模擬): C30混凝土 =8 </p><p> 5.中柱(用L
13、ink10模擬): C40混凝土 500×1000</p><p> 結(jié)構(gòu)和圍巖的相互作用用Link10來(lái)實(shí)現(xiàn),考慮到土體受力特性(不能受拉),將Link10的Option選項(xiàng)設(shè)置為Compression only。</p><p><b> 2.6作用荷載計(jì)算</b></p><p> 1.路面活載:作用在結(jié)構(gòu)上
14、的垂直荷載中,首先考慮的是地表面的荷載,一般淺埋地下鐵道設(shè)于公路下方,所以應(yīng)考慮路面活荷載。關(guān)于路面活荷載的采用標(biāo)準(zhǔn),參照公路鋼筋混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)路面活荷載的規(guī)定,采用汽—20級(jí),按折算等效均布荷載取為</p><p> 2.自重荷載:自重荷載在后面ANSYS計(jì)算中將直接被定義出來(lái),在建模計(jì)算中直接參與運(yùn)算。</p><p> 3.人群及設(shè)備荷載:車(chē)站的人群荷載按照《地鐵設(shè)
15、計(jì)規(guī)范》,取為4;內(nèi)部設(shè)備根據(jù)型號(hào),按照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》取為8;</p><p> 4.側(cè)向荷載:一般土壓力的計(jì)算有兩種計(jì)算方法:水土分算與水土合算。采用水土分算時(shí),實(shí)際上是考慮靜水壓力的水土分算法,它考慮了土粒本身的重力,還考慮了孔隙水對(duì)土粒的浮力,是將地下水位以下土的容重減去水的容重求土壓,水壓則取全水頭。水土合算時(shí),即用飽和重度計(jì)算土壓力,不再另外考慮水壓力的作用?,F(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范都規(guī)定在地下水位以下對(duì)于粘
16、性土采用水土合算,對(duì)于地下水位以下的砂土、碎石土采用水土分算。要注意的是水土合算存在較嚴(yán)重的理論缺陷,用的時(shí)候要加以注意,而水土分算的根據(jù)比較充分但實(shí)際操作困難較大。一般說(shuō)來(lái),采用水土分算偏安全和保守。</p><p> 本車(chē)站場(chǎng)地以砂性土層為主,且出于安全考慮,應(yīng)采用水土分算。為簡(jiǎn)化計(jì)算,采用加權(quán)平均。</p><p><b> ?。?-1)</b></p&
17、gt;<p><b> ?。?-2)</b></p><p> 式中 ——車(chē)站側(cè)向荷載土各層的容重,();</p><p> ——車(chē)站側(cè)向荷載土各層的摩擦角,();</p><p> ——車(chē)站側(cè)向荷載土各層的厚度,()。</p><p><b> 側(cè)壓力系數(shù):<
18、;/b></p><p> 側(cè)墻上頂板處因?yàn)闆](méi)有填土,故土壓力為=0</p><p> 側(cè)墻上低板處的土壓力:</p><p> 地下水位在低側(cè)墻處的壓力</p><p><b> 地下水在底板的浮力</b></p><p><b> 2.7截面荷載分布</b>
19、;</p><p><b> 1.頂板荷載:</b></p><p> (1)路面活荷載折算等效均布荷載:</p><p> ?。?)車(chē)站控制中心地面二層用房折合均布荷載:</p><p> ?。?)人防等效荷載:</p><p><b> 2.中板荷載:</b><
20、;/p><p><b> ?。?)人群荷載:</b></p><p><b> ?。?)設(shè)備荷載:</b></p><p><b> 3.底板荷載:</b></p><p> ?。?)豎直向上水壓力荷載:</p><p> ?。?)人防等效靜荷載:<
21、/p><p><b> 4.側(cè)墻荷載;</b></p><p> ?。?)頂板處側(cè)向土壓力:</p><p> ?。?)頂板處側(cè)向水壓力:</p><p> (3)底板處側(cè)向土壓力:</p><p> ?。?)底板處側(cè)向水壓力:</p><p> (5)整個(gè)側(cè)墻高度范圍內(nèi)
22、荷載呈三角形分布,人防荷載按均布作用。</p><p><b> 5.圍護(hù)結(jié)構(gòu)荷載:</b></p><p> ?。?)頂板高度處側(cè)向土壓力:</p><p> ?。?)底板高度處側(cè)向土壓力:</p><p> ?。?)整個(gè)樁高度范圍內(nèi),側(cè)向土壓力分段成三角形分布。</p><p><b&
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