□文/郝天华

地铁车站复合墙受力分析

□文/郝天华

结合midas模型计算分析，对地下连续墙与地铁结构侧墙协同受力、变形及在使用阶段地下连续墙对主体结构的贡献进行分析并提出了地下连续墙对主体结构抵抗侧土、侧水压力时的贡献。

地铁；地下连续墙；复合墙；受力

随着城市交通的日益拥挤，地铁已逐渐成为各大中城市人们主要交通方式。目前我国地铁车站大部分采用明挖法。地下连续墙因其刚度大、防渗性能好、地层适用性强等特点，在地铁设计施工中得到广泛应用。地下连续墙既可作施工阶段的围护结构，也可做结构复合墙的一部分。作为复合墙整体受力时，地下连续墙对主体结构侧墙的贡献尚无专门规范说明。本文通过midas-gen有限元软件对实际工程进行分析，对地下连续墙刚度贡献做简要评价。

1　工程概况

天津某地铁站为地下2层岛式车站，标准段两柱三跨的现浇钢筋混凝土箱型框架结构，结构高度13.51 m、底板埋深16.95 m，站中心顶板覆土为2.9 m。车站主体采用明挖法施工。车站两侧共设4个出入口及3个风道。车站采用地下连续墙加内支撑的支护型式，墙厚0.8 m，地下连续墙墙幅标准宽度为6 m。基坑标准段沿竖向设置4道支撑加1道换撑，两端盾构井处设5道支撑加1道换撑。标准段及盾构井首道支撑采用钢筋混凝土支撑，截面尺寸为1 000 mm×1 200 mm，间距约8 m，其余采用φ800 mm×16 mm钢支撑，间距约为3 m，地下连续墙接头处采用凹凸锁扣管接头。主体结构顶、底板厚度分别为800、900 mm，侧墙厚度700 mm（盾构井位置800 mm）。

2　使用阶段受力分析

采用平面应变理论，取标准段横断面进行分析。地下连续墙按照竖向弹性地基梁法计算模拟水土压力作用下，主体结构受力情况分析。地层压力根据土层情况，粘性土采用水土合算，砂性土采用水土分算［1］，采用朗肯土压力计算主动、被动土压力。开挖面以下基坑内侧采用弹簧模拟土的作用。车站范围内自上而下土体情况见表1。

表1　基坑围护设计参数

2.1模型简介

采用midas-Gen2014软件进行结构分析计算。取1延米宽进行分析。地下连续墙与内衬墙间由Gap单元模拟（2个节点构成的该单元是属于“单向受拉-受压的三维线性单元”，只传递轴向压力）。水压力作用于主体内墙处，土压力作用于地下连续墙处。主体结构顶、中、底板厚度分别为800、400、900 mm；侧墙700 mm（盾构井处800 mm）、地下连续墙厚800 mm；中柱按照刚度等效原则，等效墙厚340 mm。顶板、底板、侧墙混凝土强度为C35，柱混凝土强度为C45，见图1。

图1　模型计算

墙、板、柱均用线单元进行模拟，网格长度近似取1 m。车站主体结构下部地下连续墙和车站底板下土体边界分别用弹簧和只受压弹簧进行模拟［2］。弹簧刚度Kh、Kv按式（1）计算

式中：Kh为土弹簧压缩刚度，kN/m；kh为地基土水平（垂直）向基床系数，kN/m3；b为弹簧的水平向计算间距，m；h为弹簧的垂直向计算间距，m。

2.2使用阶段受力分析

本文主要考虑侧向水、土压力作用下，地下连续墙和主体结构内墙的受力、变形情况。计算结果见图2-图3。

图2　使用阶段受力计算结果（弯矩）

图3　水土压力作用下复合墙变形结果

3　结论及建议

1）地下连续墙与主体结构侧墙共同受力，地下连续墙对主体结构侧墙抵抗水土压力有很大贡献作用，根据计算，在中、底板及跨中位置处地下连续墙与主体结果内墙所承受的弯矩近似为1∶1，顶板支座位置地下连续墙与主体结构侧墙分担弯矩比近似为1∶1.7。

2）地下连续墙与主体结构侧墙变形协调，变形量基本一致。站厅层变形小，站台层变形大，与受力情况吻合（站台层侧压力大）。

3）模型不考虑地下连续墙作用下，可将地下连续墙按照刚度平面外等效原则承受水土压力，每延米地下连续墙刚度折减0.67倍。

［1］JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程［S］.

［2］刘国斌，王卫东.基坑工程手册［M］.2版.北京：中国建筑工程出版社，2009.

U231+.4

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1008-3197（2016）04-56-02

2016-04-11

郝天华/女，1986年出生，工程师，中铁上海设计院集团有限公司天津分院，从事结构设计及岩土相关工作。

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.04.022