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车站主体结构内力计算案例综述

1.1内力计算模型

六道口车站型式设计为两层三跨双柱的岛式站台。现将结构简化为矩形框架结构进行内力计算。由于结构受到正对称荷载的作用，所以取半边结构，在对称轴处加滑移支座进行计算。因车站整体在地下水位线以上，所以把地基近似看作完全弹性。车站横断面半边结构计算简图如图1.1所示。

图1.1车站横断面半边结构计算简图

1.2各杆件转动刚度计算

S

S

S

S

S

S

S

S

S

S

表1.1杆件转动刚度统计

杆件名称

杆件左端转动刚度

杆件右端转动刚度

杆件名称

杆件左端转动刚度

杆件右端转动刚度

AB

27.527

27.527

HI

12.93

-

BC

12.93

-

AD

55.556

55.556

DE

11.613

11.613

BE

55.556

55.556

EF

5.455

-

DG

66.667

66.667

GH

27.527

27.527

EH

66.667

66.667

1.3各杆端结点分配系数μ

μ

μij——ij杆i端的转动刚度；

Sij——结点i对ij杆的分配系数。

由以上计算得出的各杆件的转动刚度和各杆端结点的分配系数汇总如下表1.2。

表1.2分配系数μ

结点

杆件名称

转动刚度S

ΣS

分配系数μ

A

AB

27.527

83.083

0.331

AD

55.556

0.669

B

BA

27.527

96.013

0.287

BC

12.93

0.134

BE

55.556

0.579

D

DA

55.556

133.836

0.415

DE

11.613

0.087

DG

66.667

0.498

E

EB

55.556

139.291

0.399

ED

11.613

0.083

EF

5.455

0.039

EH

66.667

0.479

G

GD

66.667

94.194

0.708

GH

27.527

0.292

H

HE

66.667

107.124

0.622

HG

27.527

0.257

HI

12.93

0.121

1.4各杆件固端弯矩计算

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

由以上计算进行统计汇总如下：

表1.3各杆件荷载及其固端弯矩

杆件名称

承受荷载（kN/m）

杆件长度（m）

杆件左端固端弯矩(kN·m)

杆件右端固端弯矩(kN·m)

AB

406.92

6.20

-1303.5

1303.5

BC

406.92

3.30

-1477.12

-738.56

DE

40.32

6.20

-129.158

129.158

EF

40.32

3.30

-146.362

-73.181

GH

447.24

6.20

1432.659

-1432.659

HI

447.24

3.30

1623.481

811.741

AD

均布

139.00

5.00

459.252

-480.378

线性

35.21

DG

均布

174.21

6.00

392.279

-406.95

线性

35.21

BE

-

5.00

-

-

EH

-

6.00

-

-

下面使用力矩分配法计算杆端近似弯矩，计算结果如下表1.4所示。

表1.4力矩分配法计算过程及结果

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水平杆件承受弯矩以下侧受拉为正，竖直杆件承受弯矩以左侧受拉为正，计算各杆件的跨中弯矩：

M

M

M

M

M

M

M

M

M

M

1.5各杆件承受剪力以及轴力计算

各杆件承受剪力计算：

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

各杆件承受轴力计算：

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

1.6绘制内力图

经过上述内力计算所得计算结果汇总如表1.5所示，根据计算结果绘制出各杆件承受的弯矩图，剪力图和轴力图分别如图1.2，图1.3，图1.4所示。

表1.5内力计算结果统计

图1.2各杆件承受弯矩图

图1.3各杆件承受剪力图

图1.4各杆件承受轴力图

1.7顶部纵梁结构内力计算过程

现对六道口车站纵梁结构进行内力计算，梁高设置为2.2米，梁宽为0.8m，取三跨进行简化计算。

顶纵梁的内力计算简图如下图1.5所示。

图1.5顶部纵梁计算简图

顶纵梁承受均布荷载计算：

q

q顶纵

q顶——顶板承受荷载，q

qG顶——顶板自重，

q

顶纵梁各杆件转动刚度，分配系数，传递系数计算：

S

μ

C

顶纵梁固端弯矩计算：

M

M

M

M

顶纵梁使用力矩分配法计算杆端弯矩，计算过程如表1.6所示。

表1.6顶纵梁力矩分配计算过程

结点名称