计算考虑附加荷载的考虑.docx

10. 2 荷 载
10．2．1 作用在地铁结构上的荷载，如地层压力、水压力、地面各种荷载及施工荷载等，有许多不确定因素，所以必须考虑每个施工阶段的变化及使用过程中荷载的变动，选择使结构整体或构件的应力为最大、工作状态为最不利的荷载组合及加载状态来进行设计。
下面是关于表10．2．1中荷载的说明：
1 隧道上部和破坏棱体范围的设施及建筑物压力应考虑现状及以后的变化，凡规划明确的，应依其荷载设计；凡不明确的，应在设计要求中规定；
2 混凝土收缩及徐变影响：超静定或截面厚度大的结构应考虑混凝土收缩的影响．《铁道隧道设计规范》中规定，混凝土收缩的影响可用降低温度的方法来计算。对于整体浇注的混凝土结构相当于降低温度20℃；对于整体浇注的钢筋混凝土结构相当于降低温度15℃；对于分段浇注的混凝土或钢筋混凝土结构相当于降低温度10℃；对于装配式钢筋混凝土结构相当于降低温度5一lO℃；
混凝土收缩影响是一种长期、缓慢的过程，而混凝土又是一种具有徐变性能的塑性材料。因此，由于时间效应必然引起应力松弛，从而限制或抵消了在混凝土构件中产生的部分收缩应力。为了考虑此种影响，国内外的通常做法是，当把混凝土构件视为弹性体时，将材料的弹性模量或算得的收缩应力予以折减，但折减多少尚无定论。一般将弹性模量乘以0．45的系数；
3 地面车辆荷载及其冲力；一般可简化为与结构埋探有关的均布荷载，但覆土较浅时应按实际情况计算。在道路下方的浅埋暗挖隧道，地面车辆荷载可按lOkPa的均布荷载取值，并不计动力作用的影响；
4 温度影响：通常认为，外露的超静定结构及覆土小于lm或位于严寒地区受外界气温影响较大的洞口段的隧道结构应考虑温度影响，但通过近年来对营运期间的一些明挖施工地铁车站的观测发现，即使具备2～3m的覆土，由于季节温度变化引起的伸缩缝或诱导缝宽度的变化也是明显的。因此，当明挖地铁结构在较长的距离内不设变形缝时，应充分研究温度变化对其纵向应力造成的影响。地铁结构构件因温度变化面引起的内力，应根据当地温度情况及施工条件所确定的温度变化值通过计算确定。为了考虑徐变的影响，当按弹性体计算构件的温度应力时，可将混凝土的弹性模量乘以0．7的系数；
必须重视温度变化对沉管隧道的影响。沉管隧道建成后，管节外侧墙面的温度基本上与周围土体一致，而水下土体的温度变化很小，可视为恒温。管节内部的温度由于隧道通风等原因则有较大变化，从而使沉管内外壁面温度不同而产生较大的温度梯度。
设计时应注重考察结构内外温差在横断面产生的应力，它可能是控制结构配筋的主要因素；另外，温度变化产生的纵向应力和变形，还是选择沉管隧道接头形式的重要依据之—；
5 沉管隧道应考虑沉船、抛锚或河床疏浚以及危险品在隧道内爆炸时产生的冲击力等灾害性荷载的作用。这些荷载的大小与船型、吨位、装载情况、沉没方式和覆土厚度等因素有关。广州黄沙至芳村珠江水下隧道处于珠江主航道上，远期规划通航5000t货轮，沉船及抛锚荷蓑取50kN／m2  ；日本东京港沉管隧道按东京港通航7×104 t吨位的船只考虑，沉船荷载取130kN／m2  ，抛锚荷载取340kN集中力。
当沉管隧道不禁止运送危险品的汽车通过时，要考虑运输危险品的大型罐车：在隧道内发生焊炸的可能性。珠江水下隧道和东京港沉管隧道均按单孔内发生爆炸考虑，爆炸荷载取100kN／m2 ；
6 其他未加说明的部分，可按本节条文或参用国家有关规范，依实际情况取值。
10．2．2 地层压力是地下结构承受的主要荷载。由于影响地层压力分布、大小和性质的因素很多，应根据隧道的具体条件，结合已有的试验、测试和研究资料慎重确定。一般情况，石质隧道可根据围岩分级依工程类比确定围岩压力，土质隧道可按下述通用方法计算土压力：
l 竖向压力；填土隧道及浅埋暗挖隧道一般按计算截面以上全部土柱重量考虑；深埋暗挖隧道按泰沙基公式、普罗托季雅柯诺夫公式或其他经验公式计算；
2 水平压力：根据结构受力过程中墙体位移与地层间的相互关系，分别按主动土压力、静止土压力或被动土压力理论计算；在粘性土中应考虑粘聚力影响。
计算土层的侧压力时，一般有两种方法，一种是将土压力与水压力分开计算，另一种是将水压力作为土压力的一部分进行计算，即所谓水土合算。两种方法的适用条件详见10．2．3条说明。
10．2．3 水压力的确定应注意以下问题；
1 作用在地下结构上的水压力，原则上应采用孔隙水压力，但孔隙水压力的确定比较困难，从实用和偏于安全考虑，设计水压力一般都按静水压力计算，
2 在评价地下水位对地下结构的作用时，最重要的三个条件是水头、地层特性和时间因素。具体计算方法如下：
(1)使用阶段：无论砂性土或粘性土，都应根据正常的地下水位技全水头和水土分算的原则确定；
(2)施工阶段；可根据围岩情况区别对待，
①置于渗透系数较小的粘性土地层中的隧道，在进行抗浮稳定性分析时，可结合当地工程经验，对浮力作适当折减或把地下结构底板以下的粘性土层作为压重考虑；并可按水土合算的原则确定作用在地下结构上的侧向水压力；
②置于砂性土地层中的隧道，应按全水头确定作用在地下结构上的浮力，按水土分算的原则确定作用在地下结构上的侧向水土压力，
3 确定设计地下水位时应注意的问题：
(1)由于季节和人为的工程活动(如邻近插地工程降水影响)等都可能使地下水位发生变动，所以在确定设计地下水位时，不能仅凭地质勘察取得的当前结果，必须估计到将来可能发生的变化。尤其近年来对水资源保护的力度加大，需要考虑结构在长期使用过程中城市地下水回灌的可能性；
(2)地形影响：在盆地和山麓等处，有时会出现不透水层下面的水压力变高的情况，使地下水压力从上到下按线性增大的常规形态发生变化；
(3)符合结构受力的最不利荷载组合原则：由于超静定结构某些构件中的某些截面是按侧压力或底板水反力量小的情况控制设计的，所以在确定设计地下水位时，应分别考虑最高水位和最低水位两种情况。
10．2．4 当轨道铺设在结构底板上时，一般来说，车辆荷载对结构应力影响不大，地铁车辆荷载及其动力作用的影响可略去不计。
10．2．5 国内外各种规范采用的有关人群荷载的标准值(或设计值)见表8，本规范采用了中间值。

10．2．6 对于大型设备，楼板设计时应考虑其运输过程的影响。
lO．3 工程材料
10．3．1 金属材料一般仅用于：
1 当车站立柱的荷载很大或逆筑法施工时，采用钢管混凝土柱或钢骨混凝土柱；
2 用盾构法施工的隧道衬砌管片的连接件；
3 用盾构法施工的隧道开口部位的加强管片。
10．3．2 表10．3．2中混凝土的最低强度等级大多是从满足工程的耐久性要求考虑的。为了减少地下超长结构混凝土的收缩应力和温度应力，除立柱或纵梁等构件外，现浇混凝土结构混凝土的设计强度也不宜采用大于表10．3．2规定的等级。
10．3．3 现行国家标准《混凝土结构设计规范》对普通钢筋推荐采用HRB400和HRB335级钢筋。但地下结构承受荷载大，钢筋用量多，配筋大多由裂缝要求控制。由该规范中的裂缝宽度计算公式可知，在其他条件相同的情况下，为控制构件的裂缝宽度所需要的钢筋面积仅与钢筋类别(光面钢筋或带肋钢筋)有关，而与钢筋的设计强度无关。所以在这种情况下，采用设计强度较高的HRB400级钢筋并不能达到减少钢筋用量或减薄断面厚度的目的。
10．3．4 地铁盾构隧道钢筋混凝土管片连接螺栓的机械性能等级一般采用4．6—6．8级，特殊情况也有采用8．8级的。为了保证隧道的使用寿命，对螺纹紧固件表面必须进行防腐蚀处理。
10．3．5 本条是为提高喷射混凝土的耐久性而提出的要求。城市地铁矿山法隧道大多数修建于第四系地层中，由初期支护和二次衬砌共同承受使用阶段的荷载。因此，对由以喷射混凝土为主要材料构成的韧期支护，也应具备一定的耐久性。但传统的干喷混凝土，由于水灰比不易控制，强度难以超过C20，基本不具备抗渗性；湿喷混凝土技术的推广对减少回弹量、改善工人劳动条件起到了很大的作用，但由于仍使用基于硅酸盐、铝酸盐和碳酸盐等传统速凝剂，导致后期强度大为降低(约50%一60％)，抗渗性提高不多，且对工人还有较大的腐蚀危害．近年来，随着高效减水剂、无碱速凝剂、有机纤维和新品种水泥的开发成功，出现了一种掺入纤维的高性能湿喷混凝土。由于掺入纤维的高性能混凝土具备和易性好、塌落度损失少、回弹量低、后期强度高、抗渗性和耐久性好以及使用中腐蚀性风险低等优点，故宜在地铁工程中推广，此时喷射混凝土的强度等级可采用C25。

计算过程中考虑规划建筑荷载
本来应该按照实际荷载计算，但是缺乏资料
故地面附加荷载按如下取值：
1、一般 空旷的场地  10KPa/m2 d1/WUKmbZ  
2、重要场地取20 n725hY6}