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结构和围岩的相互作用用link10来实现,考虑到土体受力特性(不能受拉),将link10的option选项设置为compressiononly。
2.4荷载计算
1.顶板荷载:
(1)超载:
q1=20kN/m
(2)人防等效静荷载:
qe1=67kN/m
(3)上覆水土压力:
q2=
47kN/m
2.中板:
(1)人群荷载:
q3=4kN/m
(2)设备荷载:
q4=8kN/m
3.底板:
(1)竖直向上水压力荷载:
q5=
140kN/m
(2)人防等效静荷载:
qe1=62kN/m
4.围护结构上的荷载:
(1)顶板高度处侧向土压力:
e1=
7.30kN/m
(2)底板高度处侧向土压力:
e2=
12.42kN/m
(3)整个桩高度范围内,侧向土压力分段成正梯形分布
5.侧墙上的荷载:
(1)顶板处侧向水压力:
e3=
6.00kN/m,侧向土压力:
e4=
17.04kN/m
(2)底板处侧向水压力:
e5=
140.0kN/m,侧向土压力:
e6=
28.99kN/m
(3)整个侧墙高度范围内,侧向水土压力亦分段成正梯形分布,人防荷载按45kN/m均布作用。
6.荷载组合:
(a为荷载基本组合,b为荷载标准组合,c为频遇组合)
组合超载上覆水土压自重侧向水土压力人群设备底板水压力人防荷载
a1.41.351.351.351.41.351.350.0
b1.01.01.01.01.01.01.00.0
c0.01.21.21.20.01.21.21.0
图2-3标准断面单元网格划分图2-4扩大断面单元网格划分
图2-5标准断面荷载计算图图2-6扩大断面荷载计算图
2.5计算结果
2.5.1标准断面
1、基本组合:
图2-7标准断面结构变形图(基本组合)
图2-8标准断面结构轴力图(基本组合)
图2-9标准断面结构剪力图(基本组合)
图2-10标准断面结构弯矩图(基本组合)
2、标准组合:
图2-11标准断面结构变形图(标准组合)
图2-12标准断面结构轴力图(标准组合)
图2-13标准断面结构剪力图(标准组合)
图2-14标准断面结构弯矩图(标准组合)
3、频遇组合
图2-15标准断面结构变形图(频遇组合)
图2-16标准断面结构轴力图(频遇组合)
图2-17标准断面结构剪力图(频遇组合)
图2-18标准断面结构弯矩图(频遇组合)
2.5.2扩大断面
图2-19扩大断面结构变形图(基本组合)
图2-20扩大断面结构轴力图(基本组合)
图2-21扩大断面结构剪力图(基本组合)
图2-22扩大断面结构弯矩图(基本组合)
2、标准组合:
图2-23扩大断面结构变形图(标准组合)
图2-24扩大断面结构轴力图(标准组合)
图2-25扩大断面结构剪力图(标准组合)
图2-26扩大断面结构弯矩图(标准组合)
3、频遇组合
图2-27扩大断面结构变形图(频遇组合)
图2-28扩大断面结构轴力图(频遇组合)
图2-29扩大断面结构剪力图(频遇组合)
图2-30扩大断面结构弯矩图(频遇组合)
对计算结果数据的一些说明:
利用计算所得内力对结构进行配筋时,先用基本组合的结果进行初次配筋,再用标准组合检算裂缝,如果裂缝不满足,则进行配筋调整。
尽管频遇组合所产生的结构内力最大,但是该组合在正常使用阶段出现的几率非常低,故结构的抵抗能力要乘以一个较大的提高系数,在本次设计中并非控制工况。
第3章车站纵梁受力分析
3.1计算说明
纵梁平面计算取纵向全部跨度进行建模计算。
结构计算采用“荷载-结构”模式,采用ANSYS程序进行计算分析。
根据结构形式,纵梁受力模式为多跨连续梁,底纵梁与地基的接触用link10(compressiononly)模拟。
结构采用压顶梁抗浮,故在两端墙处,顶纵梁与柱交点位置,约束其向上的竖向位移。
3.2截面特性
a.顶纵梁(用beam3模拟):
C30砼b=1.2mh=1.8m
b.中纵梁(用beam3模拟):
C30砼b=0.9mh=1.0m
c.底纵梁(用beam3模拟):
C30砼b=1.2mh=2.1m
d.边柱(用link10模拟):
C40砼b=0.8mh=1.0m
e.中间柱(用link10模拟):
3.3荷载计算
荷载计算单元在标准断面位置取结构中轴线(纵梁中轴线)左右两端各4.5m;
在车站北端(1轴那端)扩大断面位置取结构中轴线(纵梁中轴线)左右两端各5.425m;
在南端(23轴那端)扩大断面位置取结构中轴线(纵梁中轴线)左端5.425m,右端(含风道一端)5.75m。
经计算得,荷载值见表3-1。
计算采用三种荷载组合:
(a为荷载基本组合,b为荷载标准组合,c为频遇组合)
组合超载上覆水土压自重侧向水土压力人群设备底板水压力人防荷载
a1.41.351.351.351.41.351.350.0
b1.01.01.01.01.01.01.00.0
纵梁计算模型如图3-1所示,加载图见图3-2。
图3-1小天竺站主体结构纵梁计算模型
图3-2小天竺站主体结构纵梁计算模型加载图
表3-1小天竺站主体结构纵梁荷载计算表(单位:
kN/m)
顶纵梁
中纵梁
底纵梁
北端扩
标准
南端扩
板带自重
193
156
199.5
99.5
81
102.8
217.1
224.4
梁自重
54
22.5
63
顶板上水土压力
510
423
525.2
——
路面超载
217
180
223.5
设备荷载
86.8
72
89.4
人群荷载
43.4
36
44.7
装修层
52.1
43.2
53.6
底板下水压力
-1519
-1260
-1564.5
人防荷载
727
603
748.7
-672.7
-558
-692.85
说明:
表中正值表示荷载方向为竖直向下,负值表示竖直向上。
(人防荷载参照人防通用图)
3.4计算结果
3.4.1基本组合
结构的变形及内力图见图3-3至图3-6。
纵梁在荷载基本组合下的内力设计值见表3-2至表3-5。
图3-3小天竺站纵梁变形图(基本组合)
图3-4小天竺站纵梁轴力图(基本组合)
图3-5小天竺站纵梁剪力图(基本组合)
图3-6小天竺站纵梁弯矩图(基本组合)
表3-2小天竺站纵梁轴力设计值(基本组合)
1~2柱间
-447
186
6.5
2~3柱间
-432
184
-7.2
3~4柱间
-125
-108
-22
4~5柱间
-98
-122
-35
5~6柱间
-97
-125
-33
中间梁
-228
-37
-26
18~19柱间
-139
-105
-11
19~20柱间
-245
-11
1.3
20~21柱间
-434
164
15
21~22柱间
-458
187
16
22~23柱间
-395
131
9
本表为基本组合下的纵梁轴力设计值,轴力以受压为负值,受拉为正值
表3-3小天竺站纵梁剪力设计值(基本组合)
5982
1626
7477
5662
1540
7388
3801
989
5381
3622
992
4711
4444
1245
5799
3962
1107
5335
5070
1346
6011
5924
1585
7121
5654
1586
7542
5781
1578
7305
本表为基本组合下的纵梁剪力设计值
表3-4小天竺站纵梁弯矩设计值(基本组合)
左支座负弯矩
跨内最大正弯矩
右支座负弯矩
左支座正弯矩
跨内最大负弯矩
右支座正弯矩
-8506
4984
-7194
-2043
1333
-2313
10210
-5801
10743
-7204
4883
-6416
-2159
1111
-2016
10781
-5496
7730
-5546
964
-4213
-1138
462
-1148
7675
-1770
4772
-6091
3216
-6078
-1698
862
-1687
7801
-4079
7817
2721
-6692
-1620
784
-1644
6541
-3503
9100
-7221
4561
-8297
-2204
1164
-2203
9116
-5576
10948
-8375
4555
-7155
-2240
1124
-2249
10931
-5152
10034
-6920
4330
-7913
-2124
1211
-1877
10048
-5276
9307
本表为基本组合下的纵梁弯矩设计值,弯矩以梁下侧受拉为正,上侧受拉为负。
表3-5小天竺站纵梁弯矩考虑构件厚度后的设计值(基本组合)
左支座墙或柱边负弯矩
右支座墙或柱边负弯矩
左支座墙或柱边正弯矩
右支座墙或柱边正弯矩
-5806
-4643
-1340
-1580
6839
7391
-4651
-3957
-1465
7438
4750
-3825
-2697
-694
-703
5213
2755
-4049
-4037
-1136
-1127
5163
5176
-3416
-4403
-1018
-1038
3845
6047
-4675
-5625
-1491
-1490
5922
7503
-5694
-4618
-1527
-1535
7526
6769
-4433
-5306
-1413
-1196
6753
6033
3.4.2标准组合
结构的变形及内力如图3-7至图3-10所示。
纵梁在荷载标准组合下的内力设计值见表3-6至表3-9。
图3-7小天竺站纵梁变形图(标准组合)
图3-8小天竺站纵梁轴力图(标准组合)
图3-9小天竺站纵梁剪力图(标准组合)
图3-10小天竺站纵梁弯矩图(标准组合)
表3-6小天竺站纵梁轴力设计值(标准组合)
-360.7
145.7
48.8
-348
147.3
34.5
-92
-77
14.2
-103.5
-90.6
4.4
-80
4.6
6~7柱间
-78.8
6.4
13.03
-180.8
-20.2
16.1
16~17柱间
-159.8
-27.5
21
17~18柱间
-162.1
-24.8
20.7
-112.4
-74.8
-195.5
-3.3
32.6
-344.8
131.4
47.1
-366.9
152.3
48.4
-319.6
108.2
45.2
本表为标准组合下的纵梁轴力设计值,轴力以受压为负值,受拉为正值。
表3-7小天竺站纵梁剪力设计值(标准组合)
4421
1365.6
5684.6
4141
1264.3
5532.2
2786
828.4
4121.6
2663.6
831.9
3541.0
2557.6
837.2
3449.8
3183.3
1026.1
4084.2
3279
906.6
4047.3
3718.5
1131.3
4522.5
4351.5
1330.5
5338.8
4374.6
1329.5
5676.3
4265
1271.4
5442.1
本表为标准组合下的纵梁剪力设计值。
表3-8小天竺站纵梁弯矩设计值(标准组合)
-6358
3666
-5167
-1709
1119
-1944
8276
-4011
7951
-5175
3627
-4752
-1809
933
-1694
7997
-4065
5795
-4068
692
-3136
-957
386
-961
5787
-1430
3582
-4474
2363
-4466
-1424
722
5845
-3018
5857
-4101
1995
-4898
-1354
658
-1386
4918
-2619
6817
-5310
3350
-6093
-1849
977
-1851
6814
-4125
8183
-6164
3377
-5185
-1887
943
-1880
8167
-3845
7458
-5006
3184
-5887
-1792
1017
-1564
7459
-3679
7509
本表为标准组合下的纵梁弯矩设计值,弯矩以梁下侧受拉为正,上侧受拉为负。
表3-9小天竺站纵梁弯矩考虑构件厚度后的设计值(标准组合)
-4362
-3306
-1120
-1328
5706
5467
-3309
-2936
-1227
-1125
5491
3578
-2808
-2018
-585
-588
3895
2044
-2974
-2966
-953
-944
3861
3870
-2533
-3219
-849
-877
2887
4509
-3439
-4130
-1250
-1252
4416
5591
-4190
-3326
-1288
-1282
5600
4996
-3165
-3962
-1194
-993
5003
5014
3.4.3设计说明
纵梁承载能力极限状态按基本组合(3.4.1)的结果进行设计,正常使用极限状态按标准组合(3.4.2)的结果进行验算。
第4章车站主体结构抗浮验算
车站结构设计应按最不利情况进行抗浮稳定验算。
在不考虑侧壁摩阻力时,其抗浮安全系数不得小于1.05。
当适当考虑侧壁摩阻力时,其抗浮安全系数不得小于1.20。
当抗浮不能满足要求时,应采取相应的工程措施。
4.1不考虑侧壁摩阻力
取纵向1m进行验算,竖直向下的合力为:
浮力为:
安全系数为:
不满足要求。
4.2考虑侧壁摩阻力
基桩(单桩)的抗拔极限承载力标准值为:
纵向1m范围内的桩侧摩阻力为:
则考虑侧壁摩阻力时的抗浮安全系数为:
满足要求。
第5章小天竺站主体结构配筋计算
5.1板配筋计算
1
3
7
右线
左线
6
4
2
5
8
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