摘要 選取西安市軌道交通3號線一期工程的中間站點丈八北路標準斷面，利用美國CSI公司編制的sap2000 V14有限元程序，采用荷載-結(jié)構(gòu)模型進行計算，最后采用公式法及直接讀取法兩種方法進行內(nèi)力比較分析得出結(jié)論，為以后設計提供參考

　　關鍵詞 明挖地鐵車站,荷載-結(jié)構(gòu)模型,公式法,直接讀取法

　　引 言

　　目前，地下建筑結(jié)構(gòu)的設計方法有多種，但大體可歸納為以下四種設計模型：經(jīng)驗類比設計模型、荷載結(jié)構(gòu)設計模型、連續(xù)介質(zhì)設計模型、收斂約束設計模型。針對不同地層或不同的施工方法，所采用的地下結(jié)構(gòu)設計模型是不同的，對于明挖地下車站，模型的建立大多采用荷載-結(jié)構(gòu)設計模型。 明挖車站的內(nèi)力包括軸力、彎矩和剪力。計算內(nèi)力時，模型中的桿件選取的是桿件軸線，因此要對設計內(nèi)力值進行相應的折減，其折減方法大致可分為以下兩種：公式法、直接讀取法。

　　一、公式法

　　1、 設計彎矩

　　用位移法或力矩分配法解超靜定結(jié)構(gòu)時，直接求得的是節(jié)點處的內(nèi)力(即構(gòu)件軸線相交處的內(nèi)力)，然后利用平衡條件可以求得任意截面處的內(nèi)力。由圖1.1可見，節(jié)點彎矩(即計算彎矩)雖然比附近截面的彎矩大，但其對應的截面高度是側(cè)墻的高度，所以，實際不利截面是側(cè)墻邊緣處的截面，對應這個截面的彎矩為設計彎矩。根據(jù)根據(jù)隔離體平衡條件，可以得設計彎矩為

　　2、 設計剪力

　　對于剪力，不利截面仍然位于支座邊緣處，如圖1.2所示。根據(jù)隔離體平衡條件，可以得設計剪力為

　　二、直接讀取法

　　顧名思義就是在所得的內(nèi)力圖上直接讀取，即把桿件中心處的內(nèi)力偏移至支座邊緣處，在圖上直接讀取。

　　三、兩種方法比較

　　選取西安市軌道交通3號線一期工程的中間站點丈八北路進行計算比較，丈八北路站位于丈八北路與科技路十字路口東側(cè)，沿科技路東西向路中布置，為明挖兩層12m島式站臺車站，主體結(jié)構(gòu)為雙層三跨(部分兩跨)混凝土箱型結(jié)構(gòu)，有效站臺長118m，車站外包總長192m。車站中心里程處結(jié)構(gòu)外包寬度為20.7m、深18.24m，車站主體結(jié)構(gòu)埋深約18.08～18.6m。

　　擬建工程場地在勘探深度45.0m范圍內(nèi)的地層主要為第四系堆積物，即由全新統(tǒng)人工填土(Q4ml)、沖積(Q4al)黃土狀土夾中、粗砂和上更新統(tǒng)沖積(Q3al)粉質(zhì)粘土夾粗砂及中更新統(tǒng)沖積(Q2al)粉質(zhì)粘土夾中砂組成。

　　本計算利用美國CSI公司編制的sap2000 V14有限元程序，采用荷載結(jié)構(gòu)模型進行計算，計算結(jié)果如3.1、3.2、3.3所示。

　　3.2 剪力圖(KN)

　　內(nèi)力分析結(jié)果如下表所示，表3.1為采用削峰法計算所得結(jié)果、表3.2為把內(nèi)力偏移至構(gòu)件邊緣之后所得結(jié)果。

　　表3.2

　　四、結(jié)語

　　1、明挖車站構(gòu)件端部內(nèi)力計算值與設計值相差較大，在進行截面設計時必須進行一定的折減，以保證構(gòu)件設計尺寸的合理。

　　2、從兩表所得結(jié)果可以看出：構(gòu)件邊緣彎矩設計值表3.2與表3.1相差10%左右，剪力設計值所得計算結(jié)果基本一致。

　　3、個人認為采用公式法進行內(nèi)力折減，更為合理，也較為方便。

　　參考文獻

　　【1】地下結(jié)構(gòu)設計模型 曾亞武著 武漢大學出版社 2006

　　【2】sap2000中文版使用指南 北京金土木軟件技術有限公司、中國建筑標準設計研究院編著 人民交通出版社 2009