明挖地铁车站荷载计算

课程名称：地铁与轻轨设计题目：院系：明挖地铁车站荷载计算土木工程系专业：城市轨道交通与地下工程年级：姓名：学号：指导教师：成绩：课程设计任务书专业姓名学号开题日期：2014年5月完成日期：2014年6月题目明挖地铁车站结构荷载计算一、设计的目的掌握明挖地铁车站荷载计算的方法。二、设计的内容及要求根据提供的车站尺寸及地质资料，进行车站结构荷载（竖向和水平）计算。三、指导教师评语四、成绩指导教师(签章)年月日1.已知条件1.1荷载条件表1.1参数厘定学号地层施工方法站台形式立柱纵向间距衬砌材料地面均布荷载人群荷载设备荷载水容重20128103软土明挖岛式8mC3520.3kPa4.03kPa8.03kPa9.8kN/m3C352.03/25mkN相应的车站横断面示意图如下：图1.1车站横断面示意图（单位：cm）1.2围岩条件表1.2各层土的物理力学参数名称天然容重3m/kN饱和容重3m/kN含水率（%）孔隙比凝聚力m/MPa内摩擦角（）围岩①19.820.525.40.7483313.3围岩②18.719.726.50.7561710围岩③19.020.127.50.778258.0围岩④17.219.025.20.7218.46.31.3荷载组合表1.3荷载组合情况永久荷载可变荷载人防荷载地震荷载标准组合1.01.000结构重要性系数1.12.荷载计算取纵向长度1m的结构来进行计算，并将该车站结构简化到各自中心线上，具体过程如下。2.1垂直荷载竖向压力一般应按计算截面以上全部土柱重力计算。车站顶部覆土竖向均布荷载q按下式计算：iihq对于本车站所处地层地下水埋深7.103m，覆土层厚度4.503m。2.1.1顶板垂直荷载顶板垂直荷载由路面活载及垂直土压力组成。(1)路面均布荷载：kPaq3.20路(2)顶板上部土体垂直土压力：kPahqii5284.96)703.27.188.18.19(12.1土注：-土压力系数，本设计取1.12.(3)顶板自重：kPaq20258.0顶自因此，顶板竖向荷载为：kPa51.150)200.15284.960.13.200.1(1.1)(221顶自土路顶qqqq荷载方向竖直向下。注：—结构重要性系数，本设计取1.1；1—可变荷载组合系数，本设计取1.0；2—永久荷载组合系数，本设计取1.0。2.1.2中板垂直荷载中板垂直荷载由人群荷载、设备荷载及中板自重组成。（1）人群荷载kPaq03.4人（2）设备荷载kPaq03.8设备（3）中板自重kPaq5.1562.025中自因此中板垂直荷载为kPaqqqq32.3062.02503.80.103.40.1)(1.1221）（中自设备人中板方向竖直向下。2.2侧向荷载结构水平荷载主要作用于结构侧面，由侧面水压力，侧面主动土压力组成，且地质分层，设计土性为粘性土，计算时需按照地质分层以水土合算方式计算各层荷载值。2.2.1侧墙顶部所受土压力kPacqzze10.51]8391.0347041.04861.106[1.1)]40(tan172)40(tan)3.20703.27.188.18.19[(1.1)]245(tan2)245(tan)[(2222222111路2.2.2围岩②、③分层处的土压力kPacqzze22.74]8391.0347041.03500.136[1.1]40tan17240tan)3.203.47.188.18.19[(1.1)]245(tan2)245(tan)[(222222'2112路上kPacqzze52.65]8693.0507556.03500.136[1.1]41tan25241tan)3.203.47.188.18.19[(1.1)]245(tan2)245(tan)[(233322'2112路下2.2.3位于地下水位处所受土压力kPaczqzze36.81]8693.0507556.0407.155[1.1)]41(tan252)41(tan)003.1193.203.47.188.18.19[(1.1)]245(tan2)245(tan)[(23332332'211路水2.2.4围岩③、④分层处的土压力kPaczzzzqesat28.203]8693.0507556.00767.302[1.1)]41(tan252)41(tan)297.71.20003.1193.203.47.188.18.19[(1.1)]245(tan2)245(tan)[(233323'3332'2113路上kPaczzzzqesat01.250]8957.08.168022.00767.302[1.1)]85.41(tan4.82)85.41(tan)297.71.20003.1193.203.47.188.18.19[(1.1)]245(tan2)245(tan)[(244423'3332'2113路下2.2.5侧墙底部所受土压力kPaczzzzzqesatsat33.287]8957.08.168022.03707.344[1.1)]85.41(tan4.82)85.41(tan)226.219297.71.20003.1193.203.47.188.18.19[(1.1)]245(tan2)245(tan)[(24442443'3332'2114路2.3底板承受的竖向荷载底板承受竖向荷载由顶板传递荷载、中板传递荷载、侧墙传递荷载、立柱传递荷载、底板自重荷载、和水的浮力构成。2.3.1由顶板传递的荷载计算kPa51.150顶q方向竖直向下。2.3.2由中板传递的荷载计算kPaq32.30中板方向竖直向下。2.3.3底板自重荷载计算kPaq5.270.1251.1底自方向竖直向下。2.3.4由侧墙传递的荷载计算kPaq35.271503.212521623.1192.01.1侧方向竖直向下。2.3.5由立柱传递的荷载计算kPaq24.1503.218252)103.55(35.01.12立柱方向竖直向下。因此，底板承受总竖向荷载计算kPaqqqqqq92.23651.15032.30)5.2735.2724.1(0.1)(2顶板中板底自侧墙立柱底总方向竖直向下。另外，结构底板还承受地下水压力的作用，其值为kPaq42.88023.98.9水方向竖直向上。3.荷载作用图示图3.1荷载作用图示（单位：kPa）