地铁矿山法区间隧道结构设计指南.doc

北京地铁矿山法区间隧道 结构设计计算指南 （试用） 北京市轨道交通建设管理有限公司 二○○六年十二月 前 言 根据北京城市轨道交通矿山法修建区间隧道的地层、地面环境和埋深等实际条件，以及多年的设计施工经验，针对矿山法区间隧道设计检算中有关地层压力、计算模型、计算参数等不统一或不明确状况，在《地铁设计规范》(GB50157-2003)基础上，吸纳“北京地铁矿山法区间隧道结构设计方法”研究成果，编制了《北京地铁矿山法区间隧道设计计算指南》，供北京轨道交通建设设计参考。 本指南主要起草人：罗富荣、朱永全、陈 曦、张成满、王占生、宋玉香、贾晓云、李宏建、徐凌等。 编 者 2006年12月 目 录 1 总则 1 2 设计计算技术指标 2 3 设计计算荷载 4 3.1 荷载分类和荷载组合 4 3.2 地层压力 5 3.3 地面车辆荷载引起的附加压力 6 3.4 地震荷载 7 3.5 水压力 7 3.6 邻近地面设施及建筑物压力荷载 8 3.7 人防荷载 10 3.8 其它荷载 10 4 初期支护设计计算 10 4.1 一般规定 11 4.2 初期支护结构检算模型 11 4.3 初期支护强度检算方法 13 5 二次衬砌设计计算 146 5.1 一般规定 16 5.2 计算方法 16 5.3 衬砌结构温度伸缩缝 19 条文说明 24 1 总则 24 2 设计计算技术指标 25 3 设计计算荷载 25 4 初期支护设计计算 30 5 二次衬砌设计计算 32 1 总则 1.0.1 地下铁道区间主要构件设计使用年限为100年。根据承载能力和正常使用要求，采取有效措施，保证结构强度、刚度，满足结构耐久性要求。 1.0.2 结构设计计算应满足施工、运营、城市规划、环境保护、防水、防火、防迷流、防腐蚀和人民防空的要求。 1.0.3 矿山法区间隧道结构按结构“破损阶段”法，以材料极限强度进行设计。 1.0.4 设计中除参照本指南外，尚应符合《地铁设计规范》(GB50157-2003)等国家现行的有关强制性标准的规定。 1.0.5 本指南适用范围：第四纪地层中的矿山法标准单线区间隧道。 2 设计计算技术指标 2.0.1 地下铁道区间隧道为地铁的主体结构工程，防水等级为二级，耐火等级为一级。 2.0.2 隧道结构的抗震等级按三级考虑，根据《北京地区地震烈度区划图(50年超越概率10%)》，隧道结构抗震设防基本烈度为7度或8度。 2.0.3 衬砌结构按上级批复的人防抗力标准进行验算。 2.0.4 结构设计在满足强度、刚度和稳定性的基础上，应根据地下水水位和地下水腐蚀性等情况，满足防水和防腐蚀设计的要求。当结构处于有腐蚀性地下水时应采取抗侵蚀措施，混凝土抗侵蚀系数不低于0.8。 2.0.5 在永久荷载和可变荷载作用下，二类环境中二次衬砌结构裂缝宽度(迎土面)应不大于0.2mm，一类环境(非迎土面及内部混凝土构件)衬砌结构的裂缝宽度均应不大于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。 2.0.6 矿山法区间隧道施工地面沉降控制标准应根据环境条件认真分析确定。一般路面下宜控制在30mm以内，当穿越重要地面建筑物或地下管线时，上述数值应按照允许的条件确定。 2.0.7 混凝土和钢筋混凝土结构中所用混凝土的极限强度应按表2-1采用。区间隧道内层衬砌采用钢筋混凝土时其混凝土强度等级不应低于C30，抗渗等级不低于S8，同时应满足其抗冻、抗渗和抗侵蚀性等耐久性相关要求。 表2-1 混凝土的极限强度(MPa) 强度种类 符号 混凝土强度等级 C15 C20 C25 C30 C40 C50 抗压 Ra 12.0 15.5 19.0 22.5 29.5 36.5 弯曲抗压 Rw 15.0 19.4 24.2 28.1 36.9 45.6 抗拉 Rl 1.4 1.7 2.0 2.2 2.7 3.1 2.0.8 混凝土的弹性模量应按表2-2采用。混凝土的剪切弹性模量可按表2-2数值乘以0.43采用。混凝土的泊松比可采用0.2。 表2-2 混凝土的弹性模量Ec(GPa) 混凝土强度等级 C15 C20 C25 C30 C40 C50 弹性模量Ec 26 28 29.5 31 33.5 35.5 2.0.9 钢筋强度和弹性模量按表2-3采用。 表2-3 钢筋的强度和弹性模量 钢筋种类 屈服强度 (MPa) 抗拉极限 强度(MPa) 抗拉或抗压 计算强度(MPa) 弹性模量 (GPa) 延伸率 (%) HPB235(Q235) 240 380 260 210 25 HRB335(20MnSi) 340 520 360 200 16 2