车站结构设计2.docVIP

西南交通大学 车 站 结 构 设 计 姓名： 李育昕 学号： 班级： 茅院(土木)2012-02班 目录 1 问题重述 3 2.结构计算 4 2.1垂直荷载 4 2.2 侧向荷载 4 2.3水浮力 5 2.4弹簧取值 5 2.5纵梁荷载 5 3.计算说明 5 3.1总体构想 5 4. 标准截面配筋计算 16 4.1车站顶板上缘的配筋计算 16 4.2对应配筋图： 19 4.3中柱配筋计算 22 4.2纵梁上缘配筋计算 23 4.3纵梁下缘配筋计算 24 1 问题重述 某地铁隧道采用明挖法施工，结构为框架结构。车站埋深4m，地下水位距地面2m，纵向柱间距8m，隧道顶板覆土为砂性土，其天然重度为γ=17.5kN/m3,路面荷载为20kN/m3(超载系数1.1)。地层弹反力系数为300MPa/m，土的饱和重度为γsat=19.5kN/m3,(实际土层中采用多层土进行计算，可以采用加权平均的物理系数，本题拟定γ加=γsat)钢筋混凝土重度γco=25kN/m3,不考虑人防荷载，土壤内摩擦角，车站结构横断面尺寸如图所示(若考虑，则顶板人防荷载为147kN/m3，侧墙人防荷载为78.4kN/m3,超载系数为1.2) 表1.1 荷载组合表 本题采用组合1。 表1.2 垂直土压力各物理指标 2.结构计算 2.1垂直荷载 (1)顶板垂直荷载。顶板垂直压力由路面活载及垂直土压力组成。 路面均布荷载取： 垂直土压力为： 人防荷载： 顶板垂直荷载设计值： (2)中板垂直荷载。其设计值为： 2.2 侧向荷载 侧土压力的大小与墙体的变形情况有关，在主动土压力和被动土压力之间变化，在使用阶段取静止土压力进行计算。 一般土压力的计算方法有两种：水土分算与水土合算。采用水土分算时是将地下水以下土的压力和水压力叠加，而水压一般取得都是全水头；水土合算时，采用地下水位以下的土的重度，只考虑土压的作用。实际情况下，砂土采用水土分算，而粘性土进行水土合算的办法。 本结构地下水位于结构上部，采用水土合算，为了简化，对各层土的重度以及内摩擦角进行加权，得： γ加=γsat=19.5kN/m3 φ=30° 侧压力系数： 侧墙顶板处侧压力： 侧墙底板处侧压力： 侧墙顶板处侧向压力： 侧墙底板处侧向压力： 2.3水浮力 2.4弹簧取值 弹簧连杆刚度大小可按下式进行计算。地层反力系数为300MPa/m3。 式中： K——地层弹性反力系数 Si——与弹簧链杆单元对应的围岩长度 b——计算宽度，在此题中取b=1m 本次结构设计中与弹簧链杆单元对应的围岩长度分别为0.92m(底)和0.46m(侧)，计算宽度取1m，由以上计算公式可得弹簧单元的刚度如下式： 2.5纵梁荷载 纵梁计算位置考虑荷载最不利位置，取纵梁两侧相邻顶板半跨荷载之和，即纵梁荷载为两个半跨顶板上部荷载及顶板自重之和。 顶板垂直荷载设计值： 顶板自重： 纵梁承受的荷载： 3.计算说明 3.1总体构想 本次计算采取有限元方法，并借助SAP2000进行内力的分析，首先将整体结构假想为框架结构，并随后为其指定截面属性与弹性支座等。 涉及到的结构以及截面指定与支撑情况如下图： 考虑到结构以及荷载的对称性，故结构在水平方向上并没有位移，对应支座反力u=0。 车站离散单元以及对应变形情况： 车站轴力分析： 车站剪力分析： 车站弯矩分析： 纵梁弯矩图： 纵梁剪力图： 表3.1 内力计算表 Frame Station OutputCase CaseType P V2 M3 Text M Text Text KN KN KN-m 1 0 D LinStatic -758.4088707 769.6695933 801.4637447 1 0.55 D LinStatic -758.4088707 655.3245933 409.5903434 1 1.1 D LinStatic -758.4088707 540.9795933 80 1 1.1 D LinStatic -758.4088707 182.5346283 80 1 1.65 D LinStatic -758.4088707 6811 1 2.2 D LinStatic -758.4088707 -465.598100929 1 2.2 D LinSt