隧道土层压力荷载计算（地下铁道）

5.1 工程概况

青岛地铁二号线汽车东站站采用明挖法施工，结构为框架结构。车站中心里程顶板覆土厚度3.5米，地下水位距地面3.5米，纵向柱子间距为8.4米，隧道顶板覆土为素填土，其天然重度为??18kN/m3，路面荷载为20kN/m3，路面荷载超载系数取1.1。地层弹性反力系数为320MPa/m，钢筋混凝土重度

?c?25kN/m3，不考虑人防荷载，车站结构断面尺寸如图5-1所示。

图 5-1 车站横断面示意图

拟定车站主体结构相关构件的断面尺寸及工程材料如下表所示：

表 5-1 主体结构尺寸及工程材料表 类别 顶板 中板 底板 主体结构 顶纵梁 中纵梁 底纵梁 中柱 尺寸（m） 0.8 0.4 0.8 0.9×1.8 0.9×0.95 0.9×2.0 0.8×1.2 混凝土强度等级 C35、P8混凝土 C35混凝土 C35、P8混凝土 C35、P8混凝土 C35混凝土 C35、P8混凝土 C50、P8混凝土

侧墙 0.85 C50、P8混凝土 5.2 荷载类型及组合

5.2.1 荷载类型

结构设计所考虑的计算荷载主要有：偶然荷载，可变荷载和永久荷载，详见表5-2。

表 5-2地下结构荷载分类表

荷载类型 荷载名称 结构自重 地层压力 永 久 荷 载 静水压力及浮力 设备重量 地基下沉影响力 结构上部和破坏棱体范围的设施及建筑物压力 混凝土收缩及徐变影响 侧向地基抗力及地基反力 地面车辆荷载及其动力作用 可 变 荷 载 基本可变荷载 地面车辆荷载引起的侧向土压力 地铁车辆荷载及其动力作用 人群荷载 施工荷载 其他可变荷载 温度变化影响 7度地震荷载 偶然荷载 6级人防荷载 5.2.2 荷载组合

荷载的分项系数及组合系数按《建筑结构荷载规范》取值，取值如表5-3。

表 5-3 地铁车站结构计算荷载组合表

状态及组合 荷载种类 结构自重 覆土荷载 侧向土压力 永久荷载 侧向水压力 浮力 设备荷载 人群荷载 可变荷载 地面超载 地面超载引起的侧向土压力 备注 1.1×1.35 1.1×1.35 1.1×1.35 1.1×1.4×1.0×0.7 1.1×1.4×1.0×0.7 1.1×1.4×1.0×0.7 用于配筋计算 1 1 1 1 1 1 用于抗裂计算 承载能力极限状态 基本组合 1.1×1.35 1.1×1.35 1.1×1.35 正常使用极限状态 标准组合 1 1 1 5.3 主要计算参数

因为车站所处位置地层较多，为了使计算简便，将物理力学指标相近的地层通过加权平均合并为一层，经合并后，共有三个地层。

各土层具体信息如下表5-4：

表 5-4 标准断面处从地面至车站底板土层信息表

重度?(kN/m3) 18 20.3 24.7 内摩擦角?(°) 22 23.3 34.7 侧压力系数 0.455 0.433 0.28 序号 岩土名称 厚度（m） 1 2 3 素填土 黏土 碎石 3.5 6 7.5 荷载取值如下：

1、设备荷载：一般按8KPa计算，超过8KPa按设备实际重量计算。 2、人群荷载：4kPa。

3、路面荷载：20kPa（超载系数取1.0）。 4、水压力: 按全水头考虑。

5、车辆荷载：由于有利于抗浮，不考虑。

5.4 荷载计算

5.4.1 垂直荷载

1、顶板垂直荷载

顶板垂直荷载由路面活载及垂直土压力组成，方向竖直向下。 路面均布活载： q1?20?1.1?22kPa 垂直土压力： q2???ihi?18.0?3.?5顶板垂直荷载为：

标准组合： q顶板=q1?q2?22?63?85kPa 基本组合： q顶板=1.1?1.4?1.0?0.7q1?1.1?1.35q2

kPa638 ?1.07?2、中板垂直荷载

2?21.?485?6311 7中板垂直荷载由人群荷载与设备荷载组成，方向竖直向下。 基本组合的选择：

标准组合： q中板=4+8=12 kP基本组合：

q中板=1.?11.?41.?0?0.?74?1.1?1.358=

3、底板荷载：

底板垂直荷载即为水浮力，方向竖直向上。

013.5=13 5标准组合： q水??wh=1??1.?3基本组合： q水?1.1w5h=?1.1?1.3?51013.5= 2表 5-5 主体结构顶板、中板、底板垂直荷载表（单位：kPa） 标准组合 基本组合 顶板 85 117.271 中板 12 16.192 底板 -135 -200.475 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。