论文总字数：14185字

摘 要

地铁车站作为城市轨道交通的枢纽，不仅是地铁营运设置的中心，同时还要满足客流需要,兼顾办理营运业务的功能。因此,地铁车站的设计如何实现经济上的合理和结构上的安全可靠是非常重要的。本文以合肥市轨道交通五号线工程北二环路站为例，结合现有的水文地质资料，简化明挖地铁车站主体结构模型，利用有限元软件SAP84进行建模分析，对各个荷载组合工况下的结构内力进行计算，得出相应的结构受力特征，保证地铁车站的安全稳定性。

关键词：地铁车站；明挖法；结构计算；结构内力； SAP84

Analysis of Main Structure Design of Open-cut Subway Station

Abstract

As the hub of urban rail transit,subway station is not only the center of subway operation settings,but also meet the needs of passenger flow and deal with the function of the operation of the business.As a result,it is very important for the design of subway stations to achieve economic rationality and structural safety and reliability.Taking the North Second Ring Road Station of the Hefei Rail Transit Line 5 Project as an example, combining the existing hydrogeological data,this paper simplifies the main structure model of the open cut metro station,uses the finite element software SAP84 to model and analyze,calculates the structural internal force under various load combination conditions. A corresponding structural force character is obtained to ensure the safety and stability of the subway station.

Key words: Subway Station; Open cut method; Structure calculation；Structural internal forces; SAP84

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 选题背景和研究意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 本文研究内容 4

第二章 工程概况 5

2.1 车站概况 5

2.2 地质条件 5

2.2.1 工程地质条件 5

2.2.2 水文地质条件 5

2.2.3 土层物理力学性质 5

2.3 工程材料 5

2.4 主要设计参数 6

2.5 施工方法 6

第三章 有限元计算模型及荷载 8

3.1 主体结构 8

3.2 计算模型 8

3.3 荷载分类及组合 9

3.3.1 荷载分类 9

3.3.2 荷载组合 10

第四章 计算结果及分析 11

4.1 工况组合一 11

4.1.1 荷载取值 11

4.1.2 内力包络图 11

4.2 荷载工况组合二 15

4.2.1 荷载取值 16

4.2.2 内力包络图 16

4.3 荷载工况组合三 18

4.3.1 荷载取值 18

4.3.2 内力包络图 18

4.3.3 变形位移图 22

4.4 小结 23

第五章 总结与展望 24

参考文献 25

绪论

选题背景和研究意义

改革开放以来，伴随着经济建设的不断加快，现代化城市的数量规模正在不断地变大，社会的人口数量也在逐渐变多，小汽车的数量也随之增加，城市的交通拥堵逐渐加剧。由此给城市周边的环境带来了一系列的问题，空气污染、水污染、光污染、孤岛效应等等，而解决这些问题的最有效途径就是大力发展城市的公共交通系统。在这其中，发展地下轨道交通是城市交通发展的必然趋势，在城市道路被各种车辆相互拥堵的情况下，发展大运量的城市地下快速轨道交通，尤其是地铁已经成为解决大城市交通拥堵问题的关键，也是城市未来交通发展必然选择的方向。地下轨道交通既能够节省地面空间，有效缓解交通压力及其带来的相关问题，还可以推动我国建筑业、制造业的发展，另一方面，扩大的地下交通网络不仅能够方便人们的出行，有利于改善城市环境污染的问题，还会带动周边土地的商业价值，带动城市经济的繁荣和发展^[1]。

图1-1 1863年刚开通的伦敦地铁

地下铁道（简称地铁）是城市快速轨道交通的先驱。1863年世界上第一条地铁诞生于英国伦敦，采用了明挖法建造施工。自此经过一百多年的发展，到目前世界上已经有两百多座城市地铁建成通车并投入使用中。目前，我国地铁建设正处于高速发展的时期，北京、上海等城市一马当先，首先建成并完善了地铁网络，紧接着广州、南京、深圳、武汉、成都、天津等各个一线大城市也不甘其后，纷纷修建起了地下铁道，今年来，我国苏州、无锡、常州、宁波、大连等城市也逐渐兴起了地铁建设的热潮^[2]。地铁车站作为地铁系统中重要的组成部分，不仅需要满足客流客运需求，而且兼顾人防功能，地下错综复杂的地铁车辆的运营、调度和控制，都要通过地铁车站来实现，另外它还承担着办理运营业务的功能。因此，地铁车站结构设计的合理与否，不但影响地铁工程造价的高低，且会影响运营需求和地铁的长期发展，甚至将影响到城市规划及效益。

国内外研究现状

地铁车站的施工方法受环境因素、施工机具、工期以及资金等因素影响，主要有明挖法、盖挖法、暗挖法、盾构法及沉管法^[2]。明挖法，顾名思义，这种方法是先挖开地面，形成露天的基坑，然后在基坑围护下开挖并进行结构施工，最后再回填并恢复路面。明挖法主要应用于开阔平坦附近建筑物较少的施工场地，一般适用地层为软岩或土层。其优点在于施工作业面多、进度快、便于机械和大量劳动力投入，而且由于技术成熟，明挖法施工可以很好的保证工程质量，其工程造价相对其他施工方法也较低。因此，一般软土层中的地铁车站应优先采用明挖方法施工。该方法最大的缺点是对城市交通及居民生活干扰较大，破坏环境生态，并带来尘土和噪声污染。

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