论文总字数：45931字

摘 要

作为穿行于城市地下交通运输网的有轨运输工具,地铁的车站建筑在空间构造、发挥功能等方面十分多样,这就决定了地铁车站结构设计的复杂性和重要性。地下车站结构设计是地下工程的重要组成部分，其难点是因地制宜，同时保证经济适用。本毕业设计按照《地铁设计规范》（GB50157-2003）和《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）等规范，根据北京地铁十号线莲花桥站一期工程的运营要求、站址环境和地质条件等，对莲花桥站进行主体结构设计、结构配筋并验算以及施工过程的有限元仿真模拟。

考虑到现场交通状况和土质条件，本工程采用暗挖法施工。在拟定好车站主体结构尺寸之后，根据相关的地质勘查信息，分别用等效刚度法和等代框架法对标准的两个断面进行荷载计算，再通过结构力学求解器建模求出内力并以此配筋并验算。之后确定本工程完整的分阶段施工过程，采用phase2有限元软件对施工过程进行模拟，得到各个施工阶段应力状态，沉降量，以及支护结构的内力等参数，以此验证施工方式的合理性与安全性。

关键词：地铁车站 内力计算 主体结构 Phase2 有限元模拟

Structural Design of Lianhua Bridge Station on Beijing Metro Line 10

Abstract

As a kind of rail transport vehicle traveling through the urban underground transportation network, the subway station buildings are very diverse in space structure and function, which determines the complexity and importance of the structure design of the subway station. The structural design of underground station is an important part of underground engineering. The difficulty is to adapt to local conditions and ensure economic applicability. In accordance with the Code for Metro Design (GB50157-2003) and the Code for Concrete Structural Design (GB50010-2002), this graduation project carries out the main structure design, structural reinforcement checking and finite element simulation of the construction process of Lianhuaqiao Station on Line 10 of Beijing Metro according to the operation requirements, site environment and geological conditions of the first phase of the project.

Taking into account the traffic conditions and soil conditions on site, the construction of this project is carried out by the method of underground excavation. After drawing up the main structure size of the station, the equivalent stiffness method and equivalent frame method are used to calculate the loads on the two sections of the standard according to the relevant geological survey information, and then the internal forces are calculated by the structural mechanics solver model, and the reinforcement is checked. After that, the complete staged construction process of the project is determined. The Phase2 finite element software is used to simulate the construction process, and the parameters of stress state, settlement and internal force of supporting structure are obtained in each construction stage, so as to verify the rationality and safety of the construction method.

Key words: Metro Station ; Internal Force Calculation; Main Body Structure ; Phase 2; Finite Element Simulation

目 录

第一章 工程概况 1

第二章 工程地质与水文地质 2

2.1工程地质 2

2.1.1地形地貌 2

2.1.2地质构造 2

2.1.3岩土特征 2

2.2水文地质条件 5

2.2.1地下水的类型及赋存条件 5

2.2.2地下水的类型及赋存条件 5

2.2.3历史最高水位动态 6

第三章 车站结构施工有限元仿真模拟 7

3.1施工过程 7

3.2建立模型 12

3.2.1使用软件 12

3.2.2初始设定 12

3.2.3开挖边界 14

3.2.4外部边界 14

3.2.5土层分布 15

3.2.6地下水位线 15

3.2.7分阶段导入施工流程dxf 16

3.2.8定义材料 25

3.2.9自重应力设定 26

3.2.10剖分网格 27

3.2.11定义边界条件 27

3.2.12定义梁单元 28

3.3模拟结果 30

3.3.1衬砌内力图 30

3.3.2位移沉降情况 42

3.3.3应力状态 45

第四章 建筑设计 53

4.1设计原则 53

4.2技术标准 53

4.3选取截面 54

第五章 主体结构设计 56

5.1横截面荷载计算 56

5.1.1基本组合 56

5.1.2人防组合 59

5.1.3标准组合： 62

5.2 横截面内力计算 66

5.2.1 材料参数 66

5.2.2内力结果 67

5.2.3横截面内力汇总 81

5.3纵截面荷载计算 82

5.3.1.梁的尺寸 82

5.3.2分类组合荷载 82

5.4纵截面内力计算 83

5.4.1材料参数 83

5.4.2基本组合内力结果 83

5.4.3人防组合内力结果 90

5.4.4标准组合内力结果 96

5.4.5纵梁内力汇总 102

5.5配筋计算 102

5.5.1顶拱 102

5.5.2中板 105

5.5.3底板 108

5.3.4侧墙 111

5.3.5顶纵梁 113

5.3.6中纵梁 116

5.3.7底纵梁 118

5.3.8配筋汇总 120

第六章 构造设计 122

第七章 监控量测 123

7.1监控量测的依据 123

7.2现场监控量测目的及项目 123

7.3重点监测部位 124

7.4地表、建筑物、管线等的控制标准 125

参考文献 126

致 谢 129

第一章 工程概况

莲花桥站位于莲花桥北侧，位于西三环路正下方，沿西三环中路南北向设置，站位西北角是空军大院，东北角是京都信苑饭店和西客站电话局，东南角是西客站区，西南角是华宝大厦和莲花小区。在主体结构范围内沿车站走向的地下管线较多，附属结构范围内横穿出入口、风道的地下管线较多。

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