地鐵區(qū)間風(fēng)井?dāng)嗝娼Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算研究

殷凱　何李

摘 要：地鐵區(qū)間風(fēng)井以其顯著的三維效應(yīng)，成為地鐵設(shè)計(jì)中的一個(gè)特殊環(huán)節(jié)。目前廣泛采用的仍是截取斷面，按照常規(guī)加載方式計(jì)算其內(nèi)力。文章研究發(fā)現(xiàn)，該方法計(jì)算結(jié)果過(guò)于保守，同時(shí)提出對(duì)其荷載進(jìn)行折減處理的方法，并通過(guò)三維分析，對(duì)荷載折減法進(jìn)行對(duì)比，得出荷載折減法的結(jié)果偏安全且不過(guò)分保守。文章結(jié)論對(duì)實(shí)際工程設(shè)計(jì)具有重要的參考意義。

關(guān)鍵詞：地鐵區(qū)間風(fēng)井；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；計(jì)算研究

引言

當(dāng)區(qū)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，為滿(mǎn)足區(qū)間通風(fēng)要求，需要在區(qū)間設(shè)置風(fēng)井。風(fēng)井結(jié)構(gòu)給設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大不便，通過(guò)三維計(jì)算雖然可以較為全面的掌握風(fēng)井受力特性，但是其耗時(shí)巨大且計(jì)算結(jié)果尚未廣泛應(yīng)用到具體設(shè)計(jì)中，因此通常不被設(shè)計(jì)采用。目前廣泛采用的仍是截取斷面，按照常規(guī)加載方式計(jì)算其內(nèi)力。然而，本文研究發(fā)現(xiàn)，該截取斷面法未考慮與計(jì)算截面平行的側(cè)墻的重力，導(dǎo)致模型底部水浮力大于實(shí)際情況，使得計(jì)算結(jié)果過(guò)于保守，造成大量浪費(fèi)。基于上述原因，本文提出對(duì)風(fēng)井荷載進(jìn)行折減處理的方法，即將模型底部水浮力減去與計(jì)算斷面平行的側(cè)墻的重力后作為新的水浮力。最后通過(guò)與三維模型對(duì)比，得出該方法結(jié)果偏安全且不過(guò)分保守。本文結(jié)論對(duì)實(shí)際工程設(shè)計(jì)具有重要的參考意義。

武漢軌道交通6號(hào)線一期工程江城大道站～老關(guān)村站區(qū)間（后簡(jiǎn)稱(chēng)江老區(qū)間）風(fēng)井位于武漢市漢陽(yáng)區(qū)太子湖北路與規(guī)劃道路交叉口處。風(fēng)井主體結(jié)構(gòu)為四層三跨箱型結(jié)構(gòu)。風(fēng)井底板埋深28.7m左右，頂板以上覆土約4.9m。本區(qū)間風(fēng)井中心里程為右K5+065.041。結(jié)構(gòu)采用明挖法施工；風(fēng)井所處位置主要有道路及空地，地表高程21.2～21.7m。風(fēng)井結(jié)構(gòu)底板位于10-2角礫層中。如圖1所示。

圖1 風(fēng)井地質(zhì)剖面圖

巖土物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。

1 常規(guī)分析方法

按照常規(guī)分析方法，其計(jì)算結(jié)果如下圖所示。按該常規(guī)方法計(jì)算，其最大彎矩達(dá)到1551kN·m/m，其最大剪力達(dá)到1354kN/m，其結(jié)果數(shù)值偏大，甚至對(duì)配筋造成很大不便。

2 荷載折減處理方法及對(duì)比

本節(jié)對(duì)風(fēng)井荷載進(jìn)行折減處理，即將模型底部水浮力減去與計(jì)算斷面平行的側(cè)墻的重力后作為新的水浮力，并與三維計(jì)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖5所示。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)該簡(jiǎn)化方法與三維計(jì)算結(jié)果變化規(guī)律相似，受到柱軸力影響，僅在柱截面位置，相差較大，三維計(jì)算結(jié)構(gòu)較為平滑。

二者彎矩?cái)?shù)值對(duì)比如下表所示。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，荷載折減處理方法較為安全，但并不偏于保守。彎矩對(duì)比如表2所示。

表2 彎矩對(duì)比圖

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）常規(guī)計(jì)算中未考慮與計(jì)算截面平行的側(cè)墻的重力，導(dǎo)致模型底部水浮力大于實(shí)際情況，計(jì)算結(jié)果過(guò)于保守，造成大量浪費(fèi)。（2）簡(jiǎn)化計(jì)算與三維計(jì)算結(jié)果變化規(guī)律近似，僅受柱軸力影響處差別較大，簡(jiǎn)化計(jì)算較為安全，但并不偏于保守。

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作者簡(jiǎn)介：殷凱，男，湖北武漢人，助理工程師，碩士。