討論地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

劉春宇

摘要：隨著我國國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，科技不斷進步，城市化進程也在不斷的加快，城市交通設(shè)施與城市化發(fā)展的矛盾逐漸顯現(xiàn)，尤其是城市化進程的加快和城市人口的增加給城市的交通帶來了一定的壓力和負擔(dān)。地鐵出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展趨勢，但是在進行地鐵的設(shè)計中存在一些問題，主要表現(xiàn)在地鐵的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，問題的出現(xiàn)造成設(shè)施布置的不合理，結(jié)構(gòu)使用性不強，抗震能力差，不能很好地承擔(dān)外界帶來的壓力等，這些問題的出現(xiàn)給地鐵的可持續(xù)發(fā)展帶來了嚴(yán)重的影響，影響了地鐵的很好發(fā)展。

關(guān)鍵詞：地鐵；結(jié)構(gòu)設(shè)計；結(jié)構(gòu)內(nèi)力

前言

城市發(fā)展的過程中出現(xiàn)一些問題，如交通擁堵的問題，為了解決交通問題，修建大型的地鐵和輕軌已經(jīng)成為許多大城市的必要選擇?，F(xiàn)階段，地鐵建設(shè)已經(jīng)取得了一定的成就，在一些大城市，如上海、天津、廣州、深圳等地區(qū)都建成了比較完善的地鐵系統(tǒng)。地鐵在城市發(fā)展和經(jīng)濟建設(shè)所起的作用是不容忽視的。但是在進行地鐵結(jié)構(gòu)的設(shè)計中還存在一些問題，在設(shè)計中，因為巖土具有一定的復(fù)雜性和多變性，設(shè)計會有一定的瓶頸，因此在設(shè)計中要進行不斷的完善和發(fā)展。

1、地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計

地鐵有自身的優(yōu)點，如速度比價快，運載能力大，比較小的污染，同時能夠?qū)臻g進行很好的利用等，所以，在城市中有著很重要的作用。在一些大中型城市中為了緩解交通帶來的壓力而開始進行地鐵的建設(shè)，尤其像上海、深圳、北京這樣的城市。然而在進行地鐵的修建中存在一定的問題，尤其是設(shè)計方面，因為地鐵的結(jié)構(gòu)設(shè)計比較復(fù)雜，可能受到環(huán)境因素的影響，同時還受到地上建筑、地下管線和交通等方面的影響。如何才能保證設(shè)計的完善，提高地鐵的強度、耐久性和剛度是所有地鐵設(shè)計師共同面臨的問題。地鐵的設(shè)計和施工技術(shù)和方案有很大的關(guān)系，與其它的結(jié)構(gòu)相比較，地鐵結(jié)構(gòu)有自身的優(yōu)點，對技術(shù)的要求比較高，同時由于投資規(guī)模大，設(shè)計的專業(yè)比較多，需要的部門多，而且具有工期長的特點，在設(shè)計的過程中需要對這些因素進行綜合的考慮。在準(zhǔn)備比較充分的條件下才能進行。同時，地鐵結(jié)構(gòu)的設(shè)計還應(yīng)該對運行條件、地面環(huán)境、地質(zhì)條件等因素進行考慮，只有各項指標(biāo)合格之后才能進行合理的施工。在進行方案設(shè)計中，應(yīng)該設(shè)計多種方案，對不同的方案進行比較，找到比較適合方案，這種方案應(yīng)該滿足工程費用和施工便利的條件。

2、地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干問題

2.1結(jié)構(gòu)計算

因為地鐵具有的特殊功能，所采用的結(jié)構(gòu)形式是箱型框架結(jié)構(gòu)，地鐵在修建的過程中，不能夠影響地下的管線，需要在最上面覆蓋三米的覆土，這樣的話，深基坑的深度應(yīng)該在十五米到二十米之間。水壓和車輛產(chǎn)生的壓力都會給地鐵的結(jié)構(gòu)帶來一定的荷載力。因此，為了保證地鐵結(jié)構(gòu)有足夠的荷載力，必須嚴(yán)格要求梁、墻和板的厚度。在進行地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要遵循一定的力學(xué)原理。對其中各個因素的受力問題進行分析，通過計算的方式對其中的元素進行合理的計算，應(yīng)該做到以下方面：

第一，橫斷面計算法。這種計算方式比較常見和普通，具有簡單易操作的特點。通過不同的荷載組合對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力進行計算。然而，其有一定的缺點，如忽略了梁的受力帶來的影響。在一些車站中，在一定的范圍內(nèi)進行計算時的縱向彎矩容易被忽視，而且忽視了對梁的彎矩分擔(dān)，繼而導(dǎo)致出現(xiàn)一些部位縱向配筋不夠大額情況。

第二，通過使用有限元法的方式對梁單元體系荷載作用節(jié)點進行內(nèi)力的分析和計算。

第三，空間板系計算方式。依據(jù)空間體系的方式對結(jié)構(gòu)進行劃分，主要劃分出墻、梁、柱的尺寸，進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算的方式是有限元法，采用四節(jié)點和八節(jié)點等參元。

第四，空間梁板系計算法。依據(jù)板和墻不同的厚度進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計算，同樣采用四節(jié)點或者八節(jié)點的參元劃分成板單元的梁柱。

2.2地鐵結(jié)構(gòu)抗震分析

我國是地震的頻發(fā)地區(qū)，在許多地區(qū)對抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計不夠合理和完善，沒有進行抗震結(jié)構(gòu)的規(guī)范。地震對地鐵的危害比較大，可能造成混凝土的掉落，鋼筋的暴露，頂板的坍塌等問題，給城市的正常交通和人們的出行安全帶來一定的問題。因此，應(yīng)該對地鐵結(jié)構(gòu)中的抗震性能進行很好的研究和設(shè)計。對地鐵結(jié)構(gòu)的抗震性能的計算方式是靜力理論，但是這種理論不能很好的滿足地下工程的需要。目前，比較常用的抗震計算方式是線性反應(yīng)譜理論，之后又出現(xiàn)了加速度譜法等計算方式。這種計算方式的合理性是能夠?qū)咏Y(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形狀態(tài)進行及時的了解，通過發(fā)現(xiàn)變形的集中地發(fā)現(xiàn)有問題的地方。

2.3耐久性

地鐵的用途比較特殊，同時需要考慮其耐久性。地鐵一般在地下幾米到十幾米，受到地下因素的影響比較大，對其耐久性是一個考驗。地鐵的耐久性主要和下面的因素有一定的聯(lián)系。

第一，環(huán)境因素。地下的溫度、濕度和砌體等

第二，材料因素和混凝土的配比等

第三，結(jié)構(gòu)力學(xué)因素等

第四，施工因素，施工中的各種技術(shù)，如混凝土澆筑和振搗技術(shù)，管理技術(shù)等。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該對變形縫有一定的重視程度，尤其是軟土結(jié)構(gòu)。除此之外，還需要對混凝土的剛性和持久性進行研究。

2.4防水設(shè)計

在進行防水設(shè)計中，不要使用太雜的材料，防水設(shè)計應(yīng)該便于日后的維修。在變形縫出更應(yīng)該重視防水設(shè)計。在進行防水施工之前要進行一定的討論。盡量較少出現(xiàn)滲漏的可能，重視仰拱和底板變形縫以及施工縫的防水和施工，對施工縫滲漏水進行完善的處理，同時注意工程接口問題。

2.5參數(shù)法”繪圖

因為地鐵的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有一定的特點，如有較強的地域性和技術(shù)性，同時相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)沒有跟上發(fā)展的步伐。因此，在進行繪圖的過程中，對結(jié)構(gòu)類型的表達方式和規(guī)范性之間存在一定的不同之處。所以，在進行“參數(shù)法”的繪圖中，應(yīng)該依據(jù)不同的結(jié)構(gòu)尺寸和相關(guān)的條件進行各種因素的確定。如對尺寸和數(shù)量等因素的確定等，在進行圖紙的審核中，對相關(guān)的計算流程和思路進行梳理，進而實現(xiàn)達到復(fù)核的結(jié)果。此種繪圖方式的優(yōu)點是節(jié)約，在施工過程中能夠?qū)ο嚓P(guān)的數(shù)據(jù)進行處理。

3、結(jié)束語

地鐵中的結(jié)構(gòu)設(shè)計對地鐵的發(fā)展起著重要的作用，為了實現(xiàn)更好的為人們服務(wù)和促進城市的發(fā)展，應(yīng)該對結(jié)構(gòu)設(shè)計中的荷載能力等因素進行不斷的完善，不斷總結(jié)經(jīng)驗，不斷提高地鐵的利用率。

參考文獻

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