劉春宇

摘要：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，科技不斷進(jìn)步，城市化進(jìn)程也在不斷的加快，城市交通設(shè)施與城市化發(fā)展的矛盾逐漸顯現(xiàn)，尤其是城市化進(jìn)程的加快和城市人口的增加給城市的交通帶來(lái)了一定的壓力和負(fù)擔(dān)。地鐵出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展趨勢(shì)，但是在進(jìn)行地鐵的設(shè)計(jì)中存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在地鐵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，問(wèn)題的出現(xiàn)造成設(shè)施布置的不合理，結(jié)構(gòu)使用性不強(qiáng)，抗震能力差，不能很好地承擔(dān)外界帶來(lái)的壓力等，這些問(wèn)題的出現(xiàn)給地鐵的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重的影響，影響了地鐵的很好發(fā)展。

關(guān)鍵詞：地鐵；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)內(nèi)力

前言

城市發(fā)展的過(guò)程中出現(xiàn)一些問(wèn)題，如交通擁堵的問(wèn)題，為了解決交通問(wèn)題，修建大型的地鐵和輕軌已經(jīng)成為許多大城市的必要選擇?，F(xiàn)階段，地鐵建設(shè)已經(jīng)取得了一定的成就，在一些大城市，如上海、天津、廣州、深圳等地區(qū)都建成了比較完善的地鐵系統(tǒng)。地鐵在城市發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)所起的作用是不容忽視的。但是在進(jìn)行地鐵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中還存在一些問(wèn)題，在設(shè)計(jì)中，因?yàn)閹r土具有一定的復(fù)雜性和多變性，設(shè)計(jì)會(huì)有一定的瓶頸，因此在設(shè)計(jì)中要進(jìn)行不斷的完善和發(fā)展。

1、地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地鐵有自身的優(yōu)點(diǎn)，如速度比價(jià)快，運(yùn)載能力大，比較小的污染，同時(shí)能夠?qū)臻g進(jìn)行很好的利用等，所以，在城市中有著很重要的作用。在一些大中型城市中為了緩解交通帶來(lái)的壓力而開(kāi)始進(jìn)行地鐵的建設(shè)，尤其像上海、深圳、北京這樣的城市。然而在進(jìn)行地鐵的修建中存在一定的問(wèn)題，尤其是設(shè)計(jì)方面，因?yàn)榈罔F的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，可能受到環(huán)境因素的影響，同時(shí)還受到地上建筑、地下管線和交通等方面的影響。如何才能保證設(shè)計(jì)的完善，提高地鐵的強(qiáng)度、耐久性和剛度是所有地鐵設(shè)計(jì)師共同面臨的問(wèn)題。地鐵的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)和方案有很大的關(guān)系，與其它的結(jié)構(gòu)相比較，地鐵結(jié)構(gòu)有自身的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)技術(shù)的要求比較高，同時(shí)由于投資規(guī)模大，設(shè)計(jì)的專業(yè)比較多，需要的部門(mén)多，而且具有工期長(zhǎng)的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要對(duì)這些因素進(jìn)行綜合的考慮。在準(zhǔn)備比較充分的條件下才能進(jìn)行。同時(shí)，地鐵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)還應(yīng)該對(duì)運(yùn)行條件、地面環(huán)境、地質(zhì)條件等因素進(jìn)行考慮，只有各項(xiàng)指標(biāo)合格之后才能進(jìn)行合理的施工。在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)中，應(yīng)該設(shè)計(jì)多種方案，對(duì)不同的方案進(jìn)行比較，找到比較適合方案，這種方案應(yīng)該滿足工程費(fèi)用和施工便利的條件。

2、地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題

2.1結(jié)構(gòu)計(jì)算

因?yàn)榈罔F具有的特殊功能，所采用的結(jié)構(gòu)形式是箱型框架結(jié)構(gòu)，地鐵在修建的過(guò)程中，不能夠影響地下的管線，需要在最上面覆蓋三米的覆土，這樣的話，深基坑的深度應(yīng)該在十五米到二十米之間。水壓和車(chē)輛產(chǎn)生的壓力都會(huì)給地鐵的結(jié)構(gòu)帶來(lái)一定的荷載力。因此，為了保證地鐵結(jié)構(gòu)有足夠的荷載力，必須嚴(yán)格要求梁、墻和板的厚度。在進(jìn)行地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要遵循一定的力學(xué)原理。對(duì)其中各個(gè)因素的受力問(wèn)題進(jìn)行分析，通過(guò)計(jì)算的方式對(duì)其中的元素進(jìn)行合理的計(jì)算，應(yīng)該做到以下方面：

第一，橫斷面計(jì)算法。這種計(jì)算方式比較常見(jiàn)和普通，具有簡(jiǎn)單易操作的特點(diǎn)。通過(guò)不同的荷載組合對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算。然而，其有一定的缺點(diǎn)，如忽略了梁的受力帶來(lái)的影響。在一些車(chē)站中，在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行計(jì)算時(shí)的縱向彎矩容易被忽視，而且忽視了對(duì)梁的彎矩分擔(dān)，繼而導(dǎo)致出現(xiàn)一些部位縱向配筋不夠大額情況。

第二，通過(guò)使用有限元法的方式對(duì)梁?jiǎn)卧w系荷載作用節(jié)點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)力的分析和計(jì)算。

第三，空間板系計(jì)算方式。依據(jù)空間體系的方式對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，主要?jiǎng)澐殖鰤?、梁、柱的尺寸，進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的方式是有限元法，采用四節(jié)點(diǎn)和八節(jié)點(diǎn)等參元。

第四，空間梁板系計(jì)算法。依據(jù)板和墻不同的厚度進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì)算，同樣采用四節(jié)點(diǎn)或者八節(jié)點(diǎn)的參元?jiǎng)澐殖砂鍐卧牧褐?/p>

2.2地鐵結(jié)構(gòu)抗震分析

我國(guó)是地震的頻發(fā)地區(qū)，在許多地區(qū)對(duì)抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不夠合理和完善，沒(méi)有進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)的規(guī)范。地震對(duì)地鐵的危害比較大，可能造成混凝土的掉落，鋼筋的暴露，頂板的坍塌等問(wèn)題，給城市的正常交通和人們的出行安全帶來(lái)一定的問(wèn)題。因此，應(yīng)該對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)中的抗震性能進(jìn)行很好的研究和設(shè)計(jì)。對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的抗震性能的計(jì)算方式是靜力理論，但是這種理論不能很好的滿足地下工程的需要。目前，比較常用的抗震計(jì)算方式是線性反應(yīng)譜理論，之后又出現(xiàn)了加速度譜法等計(jì)算方式。這種計(jì)算方式的合理性是能夠?qū)咏Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)的了解，通過(guò)發(fā)現(xiàn)變形的集中地發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的地方。

2.3耐久性

地鐵的用途比較特殊，同時(shí)需要考慮其耐久性。地鐵一般在地下幾米到十幾米，受到地下因素的影響比較大，對(duì)其耐久性是一個(gè)考驗(yàn)。地鐵的耐久性主要和下面的因素有一定的聯(lián)系。

第一，環(huán)境因素。地下的溫度、濕度和砌體等

第二，材料因素和混凝土的配比等

第三，結(jié)構(gòu)力學(xué)因素等

第四，施工因素，施工中的各種技術(shù)，如混凝土澆筑和振搗技術(shù)，管理技術(shù)等。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該對(duì)變形縫有一定的重視程度，尤其是軟土結(jié)構(gòu)。除此之外，還需要對(duì)混凝土的剛性和持久性進(jìn)行研究。

2.4防水設(shè)計(jì)

在進(jìn)行防水設(shè)計(jì)中，不要使用太雜的材料，防水設(shè)計(jì)應(yīng)該便于日后的維修。在變形縫出更應(yīng)該重視防水設(shè)計(jì)。在進(jìn)行防水施工之前要進(jìn)行一定的討論。盡量較少出現(xiàn)滲漏的可能，重視仰拱和底板變形縫以及施工縫的防水和施工，對(duì)施工縫滲漏水進(jìn)行完善的處理，同時(shí)注意工程接口問(wèn)題。

2.5參數(shù)法”繪圖

因?yàn)榈罔F的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的特點(diǎn)，如有較強(qiáng)的地域性和技術(shù)性，同時(shí)相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有跟上發(fā)展的步伐。因此，在進(jìn)行繪圖的過(guò)程中，對(duì)結(jié)構(gòu)類型的表達(dá)方式和規(guī)范性之間存在一定的不同之處。所以，在進(jìn)行“參數(shù)法”的繪圖中，應(yīng)該依據(jù)不同的結(jié)構(gòu)尺寸和相關(guān)的條件進(jìn)行各種因素的確定。如對(duì)尺寸和數(shù)量等因素的確定等，在進(jìn)行圖紙的審核中，對(duì)相關(guān)的計(jì)算流程和思路進(jìn)行梳理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)達(dá)到復(fù)核的結(jié)果。此種繪圖方式的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約，在施工過(guò)程中能夠?qū)ο嚓P(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

3、結(jié)束語(yǔ)

地鐵中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)地鐵的發(fā)展起著重要的作用，為了實(shí)現(xiàn)更好的為人們服務(wù)和促進(jìn)城市的發(fā)展，應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的荷載能力等因素進(jìn)行不斷的完善，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高地鐵的利用率。

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