[工学]开题报告格式 铁道.doc
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1、毕业设计开题报告题 目专 业班 级学生姓名一、课题研究的背景:二、课题研究现状:三、主要内容四、研究的预期成果指导教师签字时 间2010年 5 月 日摘要随着国民经济的提升,中国的城市化进程正在高速进行,这就导致了一些大中城市的交通问题凸显,为寻找解决城市交通拥挤人们不约而同的选择地铁。由于城市建筑物较多、地质条件差、埋深浅、不能长时间中断交通等一些条件的限制,就必须对地铁的设计和施工提出严格要求。而车站的跨度较大,这就导致了对其设计和施工的更加严格要求。本设计是伊朗德黑兰J4车站的设计与施工。设计时采用结构力学方法,即“荷载结构模型”。利用计算软件ANSYS计算内力,然后根据内力进行隧道结构
2、内力的分析与计算、配筋、截面强度检算、截面抗裂检算。车站采用洞桩法施工工艺,通过小导洞等辅助措施暗挖施做顶部结构,顺序开挖、支护土体、回筑主体结构。该工法具有控制周边环境有利、缩小结构跨度、便于机械化施工等优点。文中也介绍了超前支护和初期支护的施工工艺和方法、施工注意事项、施工时的动态监测量控方法等。关键词:伊朗德黑兰 地铁车站 ANSYS计算 结构设计 施工AbstractWith the promotion of national economy, Chinas urbanization is high, it will cause some cities, the traffic pro
3、blem for urban traffic congestion of people choose subway coincide. Because the city building, geological conditions and buried depth, can no longer interrupt transportation some limitations in the subway, the design and construction requirements. The large span the cause of its design and construct
4、ion of the more strict requirements.This design is J4 Tehran to design and construction of the station. When the design method of using structural mechanics, namely load - structure model. Using ANSYS software, and then based on the internal force calculation of internal tunnel structure analysis an
5、d calculation, reinforcement, section by section of strength, crack inspection. The method of using hole pile construction craft, the auxiliary measures through small strain was doing top structure, taking the excavation and supporting the soil, in order to build body structure. This method has the
6、advantage, circumjacent environment control and narrow long-span mechanized construction, etc. This paper introduces advanced support and initial supporting the construction process and construction method, and the points for attention and the construction control method of dynamic monitoring in qua
7、ntity, etc.Key words:Tehran Subway station ANSYS calculation Structure design Construction目录第1章 绪论11.1 选题意义11.2 国外发展现状11.3 国内发展现状11.4 研究内容2第2章 工程概况32.1 工程地点和规模32.2 站位环境32.3 工程地质与水文地质条件32.3.1 工程地质条件32.3.2 水文地质条件32.4 地震烈度及冻结深度32.5 地下管线情况42.6 车站主体建筑42.6.1 车站形式42.6.2 出入口42.6.3 站厅层42.6.4 设备层42.6.5 站台层42.
8、6.6 风道及冷却塔5第3章 主体结构设计63.1 设计原则63.2 设计标准63.3 设计遵循的规范73.4 地铁隧道衬砌计算原理83.5 荷载计算83.5.1 截面选择93.5.2 竖向压力93.5.3 水平压力103.5.4 地震荷载103.5.5 其他荷载133.6 荷载组合确定133.6.1 标准组合143.6.2 基本组合143.7 ANSYS建模143.7.1 计算结果图153.7.2 计算结果数据表163.7.3 加载程序183.8 结构配筋223.8.1 衬砌配筋计算223.9 衬砌截面裂缝宽度检算273.9.1 截面裂缝宽度检算结果28第4章 主要施工方法与施工组织设计30
9、4.1 合理选择施工方法的原则304.2 浅埋暗挖法与新奥法304.2.1 新奥法特点304.2.2 浅埋暗挖技术的特点314.2.3 浅埋暗挖法各施工方法比较314.3 洞桩法施工的原理及特点324.3.1 洞桩法原理324.3.2 洞桩法特点324.3.3 洞桩法施工顺序示意334.4 施工总体规划344.4.1 施工难点344.4.2 施工要点354.5 主体结构施工工艺364.5.1 超前支护364.5.2 初期支护施工374.5.3 二次衬砌施工374.6 车站附属结构说明394.6.1 风亭、风道394.6.2 出入口及通道39第5章 防水设计405.1 防水设计原则与标准405.
10、1.1 防水设计原则405.1.2 防水设计标准405.2 混凝土结构自防水405.3 衬砌防水405.4 变形缝、施工缝防水施工41第6章 监控量测设计456.1 现场量测目的456.2 现场量测的项目456.3 测点布置及量测方法466.3.1 周边位移466.3.2 拱顶下沉476.3.3 地表下沉486.4 监控量测数据处理及信息反馈50第7章 结 论52参考文献53致 谢54附 录55附录A 英语原文55附录B 中文翻译72附录C CAD图85石家庄铁道大学四方学院毕业设计第1章 绪论1.1 选题意义地铁建筑物根据其功能、使用要求、设置位置的不同划分成车站、区间和车辆段三部分。而车站
11、是地铁系统中一个重要的组成部分,地铁乘客乘坐地铁必须经过车站,它与乘客的关系特别密切;同时它又集中设置了地铁运营中很大一部分技术设备和运营管理系统,因此,它对保证地铁安全运行起着很关键的作用。我选择本设计是为了更好的掌握地铁车站的设计方法、浅埋暗挖法的施工工艺和施工组织的编制。1.2 国外发展现状(1)压气浅埋暗挖法地铁施工技术压气浅埋暗挖法是在浅埋暗挖法施工中配合使用压缩空气的一种方法。压缩空气不仅可以排除地下水,而且作用在喷层上也可以分担一部分支护承受的荷载,改善支护受力条件,减低支护造价,减少地表沉降。(2)隧道预切槽法 为消除钻爆法在城市地铁中的施工缺点,法国在20世纪70年代开发了预
12、切槽隧道施工技术,在软弱破损地层或土层中,预切槽以后,向槽内喷射混凝土,形成初期支护,在他的保护下进行下一步施工。1.3 国内发展现状近十几年来,北京地铁及市政公用管线工程,越来越多的采用了“浅埋暗挖法”进行设计与施工。其使用范围之广,使用单位之多,发展速度之快,令国内外同行所瞩目。北京地铁“复-八线”全长12.7km,其中区间隧道长约7km,地铁西单站、天安门西站、王府井站、东单站等,均采用了“浅埋暗挖”技术设计施工。如今,这项技术已在全国各主要大城市,如广州地铁一号线、深圳地铁、郑州电力管线、徐州的地下通道等普遍使用。这项技术之所以发展很快,主要是因为我国地下空间的开发和利用历史不长,而“
13、新奥法”的设计施工原理颇具新意,适于我国地下工程特点,其占地少、拆迁少、扰民少、影响交通少、污染环境少等特点,极其适合在城市,尤其是在城市中心区、旧城改造、繁华地带、交通拥挤地段进行各类地下工程建设。目前,各地区结合自身的特点,利用“新奥法”原理进行设计、施工均有所发展,有所创造,通过不断总结,有所共识,并经过实践检验,形成了目前大家公认的所谓“浅埋暗挖”法原则。1.4 研究内容(1)计算模型的建立:采用作用反作用模型(Action-reaction Model),例如弹性地基框架、弹性地基圆环(全部支撑或部分支撑)等,这种模型亦可称为结构荷载模型,或简称结构力学方法。(2)计算荷载的确定:地
14、层压力(采用全土柱),地面车辆荷载极其冲击力,地震荷载,地铁车辆荷载、人群荷载及设备荷载,地面超载。(3)地铁结构的内力计算:对采用“荷载结构”模型的结构应采用主动+被动荷载模型进行内分析,为此可采用弹性支承链杆.(4)结构配筋计算:考虑在长期使用过程中,外部荷载因初期支护材料性能退化和刚度下降向二次衬砌转移,二次衬砌按能承担全部外部荷载(主要荷载、附加荷载和外荷载)计算。衬砌结构按“荷载结构”计算模式,破损阶段法验算结构截面强度,并验算钢筋混凝土结构裂缝宽度。(5)施工方法设计:洞桩法将盖挖顺作法与浅埋暗挖法的优点有机结合,通过小导洞等辅助措施暗挖施做顶部结构,顺序开挖、支护土体、回筑主体结
15、构。该工法具有控制周边环境有利、缩小结构跨度、便于机械化施工等优点,在暗挖车站结构中大量采用。第2章 工程概况2.1 工程地点和规模J4-K1站位于德黑兰地铁4号线西端第14站,车站设计起点里程为K11+362.225,车站中心里程为K11+442.225,车站设计终点里程为K11+522.225车站长度为160m。J4-K1站位于十字交口处,为地下三层车站,侧式站台,是德黑兰地铁四号线的中间站,与1号线K1站换乘,K1站为既有站。车站新建部分为J4站站台层、环控设备层及楼扶梯通道等。J4车站站台层及设备层与4号线平行,与1号线呈十字交叉布置。2.2 站位环境该车站在ENQELAB-E-ESL
16、AMI大街下面,其为交通主干道,交通繁忙,道路两旁建筑林立。本车站是4号线与1号线的换乘站,在既有线路1号线的下方。2.3 工程地质与水文地质条件2.3.1 工程地质条件伊朗德黑兰地铁4号线地处高原,北高南低,由西往东,街道宽阔,坡度平稳。表层为第四系人工堆积层,其下为第四系全新统及更新统地层。地层岩性均为碎石类土,工程性质较好。重度:;内摩擦角:;粘结力:。2.3.2 水文地质条件地下水位在地面以下50m。施工隧道内未见地下水。2.4 地震烈度及冻结深度伊朗为多地震国家,德黑兰属于地震高危险地区(High seismic relative hazard),因此,地面站A4-3站需抗震设防。遵
17、照中国抗震规范并结合伊朗抗震规范(Iranian code for seismic resist and design of buildings),地面站抗震设防烈度按8度考虑,设计基本地震加速度0.30g。无冻结深度。2.5 地下管线情况工程概况未给出地下管线。2.6 车站主体建筑2.6.1 车站形式车站为德黑兰地铁4号线地下三层换乘站,侧式站台。2.6.2 出入口本站是与1号线换乘的地下三层站,主要流线问题已经在1号线K1站设计时考虑过了,新建4号线J4站站台与既有K1站站台、站厅各设四部楼梯相通,换乘及进出站都十分便捷。2.6.3 站厅层地下一层站厅层为既有。2.6.4 设备层设备层位于
18、地下二层,沿4号线分东西两端布置环控机房。面积: 2556m2。2.6.5 站台层地下三层为J4站台层,站台在股道两侧,站台通过四部楼扶梯(其中两部扶梯为予留)上到站厅层,废水泵房、为4号线用的通号用房、配电室、变电用房及其配套的气瓶室和小系统通风室设于站台层。1.站台全长为: 160m。2.站台有效长度为: 158m。3.站台宽度: 4m。4.面积: 5290m2。2.6.6 风道及冷却塔小系统通风室设于站台层。第3章 主体结构设计3.1 设计原则(1)地下工程结构应根据工程地质及水文地质条件,结合环境影响和使用要求等因素,通过综合分析比较,选择安全可靠、经济合理、方便施工的结构形式和施工方
19、法。(2)结构的净空尺寸应满足建筑限界及其它技术使用要求,并应考虑施工误差、结构变形及后期可能发生沉降的影响。(3)结构按施工阶段和正常使用阶段进行强度、刚度、稳定性计算,保证结构在施工及运营期间有足够的强度、刚度和稳定性。钢筋混凝土结构还应进行裂缝宽度检算。(4)地铁从既有构筑物下面通过时,设计应采取有效措施,确保构筑物的安全及使用功能不受影响。(5)地下结构满足建筑防(火)灾的要求。(6)结构防水等级及标准:车站防水等级为一级,结构不允许渗漏水,表面未见湿渍。(7)变形缝的设置。地下结构的变形缝应尽量少设,暗挖车站主体结构一般不设变形缝;但在明暗挖交界处、结构型式、地基基础及荷载发生显著变
20、化部位,则设置变形缝,变形缝的宽度为20mm。(8)地下工程结构设计必须以地质勘察资料为依据。设计时应根据结构或构件类型、使用条件及荷载特性等,选用与其特点相近的结构设计方法。新奥法施工的隧道设计参数可按工程类比或理论计算进行确定,并依信息反馈进行设计修正。3.2 设计标准(1)隧道施工引起的地面变形和沉降控制标准:地面变形沉降量控制在30mm以内,隆起量控制在10mm以内。(2)地下铁道结构中车站主要构件(梁、板、墙、柱及基础结构)的设计使用年限为100年;相应结构可靠度理论的设计基准期均采用100年。(3)地下铁道结构中永久构件的安全等级为一级。相应的结构构件重要性系数取o=1.1,临时构
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