明挖法大跨度二拱二索地铁车站结构制造技术

本发明专利技术提供了明挖法大跨度二拱二索地铁车站结构，包括：边墙，设置在地下通道的两侧；顶梁，为弧形结构，通过两侧的边墙支撑在地下通道的顶端，所述顶梁的跨度至少大于20米；顶板，为与所述顶梁对应的弧形结构，设置在所述顶梁的上方，用于封闭所述地下通道的上部；预应力索，设置在所述顶梁的下方，用于连接所述顶梁的两个拱脚，以对所述拱脚施加一个水平拉力；底拱，铺设在所述地下通道的底部。本发明专利技术中通过预应力索可以实现顶梁超过20米的大跨度，提高了每层地铁通道的高度，为行人提供了更宽敞的空间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地下工程的管廊建设领域，特别是涉及一种利用明挖法建设大跨度双拱形的地铁通道，在提高通道高度的同时延长结构的使用年限。
技术介绍
地铁车站按照施工方法可分为明挖法、盖挖法、暗挖法和盾构法施工的车站结构。现有明挖法设计的地铁车站通用的框架结构，其顶梁一般采用正常平梁、板的结构形式，该结构若想要形成无柱的大跨度，则对于22m跨的明挖法地下结构来说，即使在顶梁内部安装应力筋，其高度仍然超过1.8m相当于占掉1/4的通道空间，并且自重较大，跨中挠度如果较大则会产生裂缝，而且应力筋随时间的增长其强度损失会加大，无法保证结构的持续安全性，因此，现有地铁通道的建筑结构，没有最大限度发挥混凝土的抗压性能，而且施工工期长、工序复杂，建好后的通道在视觉上也给人以压抑的感觉。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于明挖法的大跨度双拱地铁车站，在提高通道高度的同时延长结构的使用年限。特别地，本专利技术提供明挖法大跨度二拱二索地铁车站结构，包括：边墙，设置在地下通道的两侧；顶梁，为弧形结构，通过两侧的边墙支撑在地下通道的顶端，所述顶梁的跨度至少大于20米；顶板，为与所述顶梁对应的弧形结构，设置在所述顶梁的上方，用于封闭所述地下通道的上部；预应力索，设置在所述顶梁的下方，用于连接所述顶梁的两个拱脚，以对相对的两个所述拱脚施加一个水平拉力；底拱，铺设在所述地下通道的底部，所述底拱的截面为弧形结构，且所述底拱的顶部朝向地面一侧，弯曲方向朝向所述中板梁，在所述底拱的弯曲面设置有连接两端侧边的拉索，在所述拉索的上方铺设有底板。进一步地，在所述顶梁和/或所述底拱的两端内预埋有锚锭，所述锚锭为锥形体，在锚锭上设置有由锥尖垂直穿过锥底的贯穿孔，同一所述顶梁或所述底拱两侧的所述锚锭的锥尖一端相对；所述预应力索或所述拉索的两端分别穿过所述锚锭上的贯穿孔后固定。进一步地，在所述锚锭的锚底一面设置有提高所述预应力索或所述拉索受力强度的承压板。进一步地，所述顶梁有多个且间隔分布，相邻所述顶梁之间的距离小于3米。进一步地，所述顶梁与所述边墙为一体式现浇构成或分开浇筑构成；固定同一所述顶梁的所述预应力索设置有1～2道，固定同一所述底拱上的所述拉索设置有1～2道。进一步地，在所述底拱的径向两侧设置有安装维护所述拉索的维护通道。进一步地，在所述拱脚内固定所述预应力索的贯穿孔周边，设置有安装备用预应力索的备用孔，所述备用孔设置有1～3个且围绕所述贯穿孔对称分布。进一步地，在所述底拱与所述顶梁形成的通道内，间隔地设置有支撑所述顶梁的支撑柱。进一步地，所述预应力索的拉力采用下式计算： T = ql 2 8 f 1 1 + 15 8 E I E 1 I 1 f 2 ]]>其中，T为预应力索的拉力，q为顶梁的荷载设计值，i为跨度，f为失高，E、I为顶梁的弹模和截面惯性矩，E1、I1为预应力索的弹模和截面惯性矩。进一步地，所述顶梁的弯矩采用下式计算： M = T f - ql 2 8 ]]> σ = M I b = M W ]]>σ≤0.8ft其中，M为顶梁的拱顶弯矩计算值，W为顶梁截面抵抗矩，b为顶梁高度的一半，ft为混凝土抗拉强度设计值，0.8为折减系数，σ为顶梁上边缘混凝土拉应力。本专利技术中，顶梁可以承受外载荷与自重产生的压应力，而预应力索通过施加拉应力，则进一步使顶梁失高变大，充分发挥了混凝土材料受压的特点。而且采用预应力索后可以实现顶梁超过20米的大跨度，提高了每层地铁通道的高度，为行人提供了更宽敞的空间。本专利技术的联合结构受力明确合理，结构简单，可充分发挥拱、索两种结构的抗力特点，在降低梁高的情况下，同时减轻自重，完全避免平梁、板的结构在弯矩过大时，所造成的梁的下缘混凝土拉裂和上缘压碎的现象。此外，本专利技术通过备用孔还可实现预应力索的修复，大大提高地铁通道的使用年限。附图说明图1是本专利技术一个实施例的明挖法大跨度二拱二索地铁车站结构的径向截面示意图；图2是本专利技术另一实施例的底拱采用弧形钢筋笼的结构示意图；图3是本专利技术一个实施例中锚锭的安装结构示意图；图4是图1所示顶梁间隔排列的结构示意图；图5是本专利技术一个实施例中备用预应力索的安装位置示意图；图6是本专利技术一个实施例中备用预应力索的另一安装位置示意图；图7是本专利技术一个实施例中备用预应力索的再一安装位置示意图；图8是本专利技术一个实施例中备用预应力索的又一安装位置示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术一个实施例的明挖法大跨度二拱二索地铁车站结构一般性地包括，设置在地下通道内用于支撑防止侧壁土石塌陷的边墙30，设置在地下通道的最顶端以承接上方荷载的顶板10，通过两侧的边墙30支撑在顶板10下方的顶梁20，和设置在顶梁20的下方用于和边墙30连接的拱脚21，和支撑整个地下通道的底拱40，以及对顶梁20施加一个水平拉力的预应力索22。更进一步地，在顶梁20与底拱40形成的通道中，还可以间隔地设置支撑顶梁20的支撑柱53。支撑柱53可以克服顶板10自身的沉降，支撑柱53的设置方式，可以根据顶梁20的数量，在一列上间隔设置。一般是间隔5～10米设置一根支撑柱53。该底拱40位于地下通道的底部，用于为上方的边墙30等部件提供支撑基础，同时也可以作为人行通道或地铁通道的路面。底拱40的截面可以为弧形结构，且底拱40的顶部朝向地面一侧，而弯曲方向朝向顶梁20，在底拱40的弯曲面设置有连接两端侧边的拉索41，在拉索41的上方铺设有底板42。通过反拱的结构，可以使底拱40提高抵抗地面产生的向上的压应力的效果，利用拉索41可以使底板42施加到底拱40上的作用力传递到拱顶，进而与地面的压应力抵消。底板42铺设在底拱40的拉索41上方并不影响拉索41发挥作用，具体底板42两端的铺设位置可以是底拱40两个朝上的端面，也可以是直接铺设在底拱40的弯曲面内。进一步地，还可以在底拱40内间隔设置支撑底板42的支柱。为方便更换和安装拉索41，可以在底拱40的径向两侧边设置相应的维护通道43。进一步地，如图2所示，在其它的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
明挖法大跨度二拱二索地铁车站结构，其特征在于，包括：边墙，设置在地下通道的两侧；顶梁，为弧形结构，通过两侧的边墙支撑在地下通道的顶端，所述顶梁的跨度至少大于20米；顶板，为与所述顶梁对应的弧形结构，设置在所述顶梁的上方，用于封闭所述地下通道的上部；预应力索，设置在所述顶梁的下方，用于连接所述顶梁的两个拱脚，以对相对的两个所述拱脚施加一个水平拉力；底拱，铺设在所述地下通道的底部，所述底拱的截面为弧形结构，且所述底拱的顶部朝向地面一侧，弯曲方向朝向所述中板梁，在所述底拱的弯曲面设置有连接两端侧边的拉索，在所述拉索的上方铺设有底板。

【技术特征摘要】
1.明挖法大跨度二拱二索地铁车站结构，其特征在于，包括：边墙，设置在地下通道的两侧；顶梁，为弧形结构，通过两侧的边墙支撑在地下通道的顶端，所述顶梁的跨度至少大于20米；顶板，为与所述顶梁对应的弧形结构，设置在所述顶梁的上方，用于封闭所述地下通道的上部；预应力索，设置在所述顶梁的下方，用于连接所述顶梁的两个拱脚，以对相对的两个所述拱脚施加一个水平拉力；底拱，铺设在所述地下通道的底部，所述底拱的截面为弧形结构，且所述底拱的顶部朝向地面一侧，弯曲方向朝向所述中板梁，在所述底拱的弯曲面设置有连接两端侧边的拉索，在所述拉索的上方铺设有底板。2.根据权利要求1所述的明挖法大跨度二拱二索地铁车站结构，其特征在于，在所述顶梁和/或所述底拱的两端内预埋有锚锭，所述锚锭为锥形体，在锚锭上设置有由锥尖垂直穿过锥底的贯穿孔，同一所述顶梁或所述底拱两侧的所述锚锭的锥尖一端相对；所述预应力索或所述拉索的两端分别穿过所述锚锭上的贯穿孔后固定。3.根据权利要求2所述的明挖法大跨度二拱二索地铁车站结构，其特征在于，在所述锚锭的锚底一面设置有提高所述预应力索或所述拉索受力强度的承压板。4.根据权利要求1所述的明挖法大跨度二拱二索地铁车站结构，其特征在于，所述顶梁有多个且间隔分布，相邻所述顶梁之间的距离小于3米。5.根据权利要求1所述的明挖法大跨度二拱二索地铁车站结构，其特征在于，所述顶梁与所述边墙为一体式现浇构成或分开浇筑构成；固定同一所述顶梁的所述预应力索设置有1～2道，固定同一所述底拱上的所述拉索设置有1～2道。6.根据权利要求1所述的明挖法大跨度二拱二索地铁车站结构，其特征在于，在所述底拱的径向两侧设置有安装维护所述拉索的维护通道。7.根据权利要求1所述的明挖法大跨度二拱二索地铁车站结构，其特征在于，在所述拱脚内固定所述预应力索的贯穿孔周边，设置有安装备用预应力索的备用孔，所述备用孔设置有1～3个且围绕所述贯穿孔对称分布。8.根据权利要求1所述的明挖法大跨度二拱二索地铁车站结构，其特征在于，在所述底拱与所述顶梁形成的通道内，间隔地设...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫剑飞，孟达，王涛，万征，郑文华，
申请(专利权)人：中国建筑科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11