李亚明
中国市政工程华北设计研究总院有限公司 天津市河西区 300074
摘要：在城市建设过程中，为了减轻城市压力，解决城市交通拥挤的问题，各个地区都在大力开展城市地铁建设工作。
关键词：地铁结构设计；存在的问题；探究
1导言
现在城市在持续发展的过程中为了能够切实有效的解决交通运输问题捉使轻轨、地铁等交通形式已经成为了人口众多的大型城市建设重点。现目前我国建设完成轻轨以及地铁形式的城市已经达到十多个其地铁自身在运行过程中所展现出来的经济效益以及交通改善的效果是能够明显看到的。但是在工程本身施工的过程中其地铁工程会由于各个方面的因素导致地铁的结构设计等方面存在着一定的问题必须要针对这方面进行全面完善。
2地铁结构设计需要考虑地层环境的变化
随着我国经济的高速发展和地下空间建设理论和技术的不断完善，地铁以其速度快、运载能力大、污染小、充分提高地下空间利用率等优点，在城市交通系统中占有越来越重要的地位。多年来的建设经验表明，对未来地层环境变化的忽视可能会造成工程失误。对于地铁工程，环境制约因素的评价对规划、选址和结构设计具有重要意义。在进行地铁结构设计时，一般是把结构承受的各种外力乘以相应的分项系数进行荷载组合，然后进行结构计算。分项系数是针对每种荷载的概率分布及荷载效应组合的概率分布而定，并没有考虑到未来地层环境变化的影响。因此，如何在设计阶段就预先考虑到未来可能发生的地层环境的变化并采取适当的防范措施，是一个值得研究的问题。首先考虑当前地层环境下车站结构的内力，然后考虑 3 种假想的环境变化：①车站结构下方将有隧道施工；②车站结构邻近将有地面建筑物兴建；③地下水位将上升。
3地铁结构设计中的若干问题
3.1结构计算
地铁因为其特殊使用功能多采用多跨的长条结构结构形式是箱型框架结构。地铁在建设的过程中为了不影响城市地下管网的设置，在上部有以上的覆土，这样结构的基坑深度一般在巧。水压、车辆荷载都会对地铁结构的顶板、底板、边墙有一定的荷载力。所以梁、墙、板都要有一定的厚度和高度能够承受足够的荷载。地铁结构计算都是根据力学模型建立起来的。主要是板单元、梁单元和板梁共同体受力问题。在进行结构计算时要把握好各个因素的作用选择合理的计算方式。横断面计算法。横断面计算法是目前普遍使用的计算方法而且简单易用。它能够根据不同的荷载组合得到结构的内力包络图。但是缺点是容易忽略板的刚度对梁的受力影响。很多车站板厚和梁高之比不在一刃的范围之内胺照横断面计算的话板的纵向弯矩容易被忽略掉，同时也忽略板对梁的弯矩分担，导致梁计算弯矩过大版的某些部位纵向配筋不足。空间梁系计算方法。用梁单元代替板和墙，并与实际的梁、柱结构组成梁单元体系荷载作用于节点上用有限元法对整体结构体系进行内力计算分析。空间板系计算法。按照空间体系将结构进行网格划分将板、墙、梁、柱按照各自的结构尺寸，采用四节点或八节点等参元划分成板单元用有限元法进行结构内力计算。空间梁板系计算法。将板、墙按照各自的厚度，采用四节点或八节点等参元划分成板单元梁柱依然采用梁单元框架体系用混合元结构进行结构内力计算分析。
3.2地铁结构抗震分析
我国是多震国家很多大城市都位于八度高烈度地震区胆是在地铁结构抗震方面的研究和设计方法还不够完善，没有制定相应的地下结构抗震规范。地震容易造成地铁车站中柱折断、混凝土脱落、钢筋暴露、顶板塌陷等严重危害对整个城市交通都造成严重影响。所以合理的地铁结构抗震模式和抗震性能的深入研究有着重要意义。地铁结构抗震计算方法采用的静力理论，这一理论没有考虑到地震作用和结构自振特性之间的密切关系不能满足地下工程发展的需要。在年线性反应谱理论是目前各国普遍采用的一种抗震计算。后来利用类比速度、加速度谱法进行抗震计算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆动力时程分析是评估地铁结构承载极限状态和常规抗震设计的一种可靠分析手段。它能计算地震反应过程中各时刻结构的内力和变形状态，发现应力和塑性变形集中的地方从而判断出结构的薄弱环节。这种方式计算结果很容易受到地震波选取的影响再加上计算量大因而难以普遍应用于常规抗震计算。目前研究地铁结构抗震性能主要有原型观测、模型试验、数值模拟。但是不管哪种方式到还未能完全对地下结构动力反应进行全面而真实的解释或者模拟。地铁抗震设计的结构构件抗震措施至今为止还没有一个标准统一。但是在设计过程中还是需要根据不同的围岩条件、施工方法、结构受力特点、地震破坏特点等采取有针对性的抗震措施。提高罕遇地震结构整体抗震能力、保证实现预期防设目标、延迟结构破坏、改善薄弱部件的受力、提高结构构件延性耗能能力等。
3.3耐久性
地铁功能使用特殊、使用年限长所以在设计的过程中对耐久性提出了更高的要求。地铁结构通常在地下几米至二十米，受地下围岩环境、二氧化碳、有害离子、杂质散电流的影响大。地铁结构的耐久性与四个方面有关一是环境因子，地下环境的温度、湿度、二氧化碳、地下水、特殊离子等二是材料因素混凝土水灰配比度骨料、水泥种类三是结构力学因子土体流变、裂缝、偏移沉降等四是施工因子，混凝土浇筑、混凝土振捣、支护模式、质量管理等。地铁结构设计要重视变形缝设计特别是软土地上的结构更要慎重对待变形缝。除了变形缝在结构设计中还要加强对工程的高性能混凝土进行研究加强力学作用对于钢筋破坏的研究提高地铁混凝土结构的耐久性。
3.4“参数法”绘图
地铁结构设计地域性较强、技术较复杂，而且行业规范和标准较少。所以在绘图过程中表达结构类型表达的方式和标准化有很大差别“参数法”绘图能根据结构尺寸和相关已知条件查到配筋、尺寸、数量等参数在图纸审核中只要对计算流程、计算思路进行审查就能达到复核目的。这种绘图方式能够减少图纸数量，还能在施工过程中迅速找到相关技术数据。
3.5防水设计
防水材料品种不要太多，防水性能要进行论证便于维修管理。重视变形缝的防水节点构造措施。结构防水设计应做专题研究讨论。避免工程变形缝、施工缝在夏季多雨季节渗漏变形缝钢板排水槽翘起、变形缝周边硷拉裂现象应重视仰拱、底板变形缝和施工缝防水设计与施工，防止道床变形缝、施工缝渗漏水妥善处理设计与工程接口问题。
4结语
综上所述，该地铁结构工程在施工过程中，除了结构配筋使用构件截面来控制强度外，其他均是由人防荷载、地震力对地质结构造成影响，只需要按照人防要求和抗震要求来进行控制。本工程在施工过程中，通过科学地对抗拔桩进行布置，然后利用结构件自重使结构变形和水浮力的问题得到了解决。在内衬墙设计时，通过将灌注桩支护作为其中的一部分提高了结构受力的整体性，具有良好的经济效益，在车站中纵向布置了可以减少混凝土收缩和温度影响的诱导缝，并对配筋构造进行合理地控制，使超长混凝土结构开裂的问题得到了解决，值得类似工程借鉴和参考。
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论文作者:李亚明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/23
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