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明挖地铁车站结构计算探讨 　　摘 要 关于明挖地铁结构的计算，目前设计院对计算过程做了较大简化，一般采取围护结构和主体结构分别计算的原则进行设计，对于围护结构计算考虑施工过程，但回筑过程中不考虑内衬墙的作用，一般采用理正、启明星等深基坑软件进行计算；对于主体结构则一般不考虑施工过程，采用sap84、sap2000等软件进行计算。笔者通过计算分析发现，采用“简化计算”或“考虑施工过程的计算”对围护结构而言差别不大；但对主体结构而言，结果存在不小的差异。差异的大小视施工过程中是否施加“倒撑”而异，施加“倒撑”时采用简化计算偏不安全，不施加“倒撑”时采用简化计算偏保守。 　　关键词 明挖法 结构计算 地铁主体结构 围护结构 　　1 引 言 　　明挖法施工因其工艺简单、造价节约、施工速度快在地铁建设中被广泛的应用，成为地铁车站施工的首选工法。明挖法施工，基坑开挖的过程围护结构为“线性受力”可以采用总量法（全量法）或增量法（叠加法）计算，内衬回筑阶段围护结构的刚度是发生改变的（新浇筑的内部结构将和围护结构共同受力），因此是“非线性受力”问题需用增量法进行分析[3] [4]。目前设计院对计算过程做了很多简化，一般采取围护结构和主体结构分别计算的原则进行设计，对于围护结构计算考虑施工过程，但回筑过程中不考虑内衬墙的作用，一般采用理正、启明星等深基坑软件进行计算；对于主体结构则一般不考虑施工过程，采用sap84、sap2000等有限元结构通用分析软件进行计算。笔者通过计算分析发现，简化计算方法（下称计算方法一）的计算结果与考虑施工过程（下称计算方法二）的计算结果存在不小的差异，下面以某标准明挖车站为例对此进行比较分析。 　　2 结构计算实例[1] [2] [5] 　　合肥地铁一号线某双层双跨明挖车站，围护结构采用Φ800@1300的钻孔灌注桩，内支撑采用Φ609的钢管支撑，围护结构和主体结构之间为全外包防水层。该站地层主要为粘土地层，抗浮设防水位为地下8米。初步设计时有两种设计方案，方案一：回筑阶段不施加倒撑，方案二：回筑阶段施加倒撑。下面就此二种方案采用计算方法一和计算方法二分别对其围护结构和主体结构进行受力分析计算。 　　图1 围护结构剖面图 　　表1 车站主要地层地质参数 　　地层 　　代号 　　地层 　　名称 　　静止侧压系数K0 　　天然重度（kN/m3） 　　粘聚力 　　C（kPa） 　　摩擦角 　　φ（°） 　　基床系数 　　（MPa/m） 　　① 　　杂填土 　　② 　　粘土 　　0.47 　　20.1 　　47 　　12 　　50 　　③ 　　粘土 　　0.45 　　20 　　50 　　14 　　55 　　④ 　　粘土 　　0.43 　　20.1 　　52 　　14 　　55 　　2.1计算原则 　　1、围护结构设计主要原则如下： 　　（1）基坑围护结构采用以分项系数表示的极限状态设计法设计。 　　（2）车站基坑侧壁安全等级分为三级，一级重要性系数为1.1，二级重要性系数为1，三级重要性系数为0.9。 　　（3）变形控制标准各地区要求稍有不同，一般分为三级控制。合肥地铁1号线采用的控制标准为：一级地面最大沉降量和支护结构最大水平位移≤ 0.1%H且≤30mm；（H为基坑开挖深度，单位m）；二级地面最大沉降量≤ 0.15%H且≤30mm；支护结构最大水平位移≤0.2%H，且≤30mm；三级地面最大沉降量≤ 0.3%H且≤50mm；支护结构最大水平位移≤0.4%H，且≤50mm。 　　（4）围护结构上只作用土压力及地面超载产生的侧压力，按朗金主动土压力计算，粘性土层水土合算，砂性土层水土分算。 　　（5）综合荷载分项系数取1.25。 　　（6）采用按平面杆系有限元法进行计算。基坑开挖阶段，把围护结构视为侧向地基上的梁单元，采用m法计算。钢筋混凝土围护结构的刚度按照规范进行折减。 　　2、 主体结构设计主要原则如下： 　　（1）地铁主体结构采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠度指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行设计。 　　（2）地铁主体结构重要性系数为1.1。 　　（3）地铁主体结构上作用水、土压力，按静止土压力取值，水土分算。 　　（4）地铁主体结构宜按底板支承在弹性地基上的结构物计算，结构宜简化为平面问题进行分析并计入立柱和楼板的压缩变形、斜托的影响。 　　（5）地铁主体结构计算应按照下述工况分析： 　　a.正常使用极限状态：此工况考虑永久荷载与基本可变荷载效应准永久组合（准永久组合系数取0.8）。此工况一般以裂缝宽度为主要控制指标。 　　b.承载能力极限状态，此工况一般以