11.2 荷载
11.2.1 作用在地下结构上的荷载,可按表11.2.1进行分类。在决定荷载的数值时,应根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009等的有关规定,并应根据施工和使用阶段可能发生的变化,按可能出现的最不利情况,确定不同荷载组合时的组合系数。
表11.2.1 荷载分类
注:1 设计中要求计入的其他荷载,可根据其性质分别列入上述三类荷载中;
2 本表中所列荷载未加说明时,可按国家现行有关标准或根据实际情况确定。
11.2.2 地层压力应根据结构所处工程地质和水文地质条件、埋置深度、结构形式及其工作条件、施工方法及相邻隧道间距等因素,结合已有的试验、测试和研究资料确定。岩质隧道的围岩压力可根据围岩分级,按现行行业标准《铁路隧道设计规范》TB 10003的有关规定确定。土质隧道可按下列方法和原则计算土压力:
1 竖向压力应按下列规定计算:
1) 明、盖挖法施工的结构宜按计算截面以上全部土柱重量计算;
2) 土质地层采用暗挖法施工的隧道竖向压力,宜根据所处工程地质、水文地质条件和覆土厚度,并结合土体卸载拱作用的影响进行计算;
3) 浅埋暗挖车站的竖向压力按全土柱计算;
4) 竖向荷载应结合地面及临近的任何其他荷载对竖向压力的影响进行计算。
2 水平压力应按下列规定计算:
1) 施工期间作用在支护结构主动区的土压力宜根据变形控制要求在主动土压力和静止土压力之间选择,在支护结构的非脱离区或给支护结构施加预应力时应计入土体抗力的作用;
2) 明挖结构长期使用阶段或逆作法结构承受的土压力宜按静止土压力计算;
3) 明挖法的围护结构或矿山法的初期支护,应计及100%的土压力作用;内衬结构,应与围护结构或初期支护共同分担的土压力,分别按最大、最小侧压力两种情况,与其他荷载进行不利组合计算;
4) 盾构法施工的隧道土压力宜按静止土压力计算;
5) 荷载计算应计及地面荷载和破坏棱体范围的建筑物,以及施工机械等引起的附加水平侧压力。
11.2.3 作用在地下结构上的水压力,应根据施工阶段和长期使用过程中地下水位的变化,以及不同的围岩条件,分别按下列规定计算:
1 水压力可按静水压力计算,并应根据设防水位以及施工阶段和使用阶段可能发生的地下水最高水位和最低水位两种情况,计算水压力和浮力对结构的作用;
2 砂性土地层的侧向水、土压力应采用水土分算;
3 黏性土地层的侧向水、土压力,在施工阶段应采用水土合算,使用阶段应采用水土分算。
11.2.4 直接承受地铁车辆荷载的楼板等构件,应按地铁车辆的实际轴重和排列计算其产生的竖向荷载作用,并应计入车辆的动力作用,同时尚应按线路通过的重型设备运输车辆的荷载进行验算。
11.2.5 车站站台、楼板和楼梯等部位的人群均布荷载的标准值应采用4.0kPa,并应计及消防荷载的作用。
11.2.6 设备区的计算荷载应根据设备安装、检修和正常使用的实际情况(包括动力效应)确定,可按标准值8.0kPa进行设计,重型设备尚应依据设备的实际重量、动力影响、安装运输途径等确定其荷载大小与范围。
11.2.7 地下结构应按下列施工荷载之一或可能发生的组合设计:
1 设备运输及吊装荷载;
2 施工机具荷载,不宜超过10kPa;
3 地面堆载,宜采用20kPa,盾构井处不应小于30kPa;
4 邻近隧道开挖的影响;
5 盾构法施工时千斤顶的推力;
6 注浆所引起的附加荷载;
7 盾构机及其配套设备的重量;
8 沉管拖运、沉放和水力压接等荷载。
11.2.8 在道路下方的隧道,应按现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60的有关规定确定地面车辆荷载及排列;铁路下方隧道的荷载,应按现行行业标准《铁路桥涵设计基本规范》TB 10002.1的有关规定执行。
11.2.9 混凝土收缩可按降低温度模拟。
11.2.10 隧道结构温度变化影响应根据所处地区的气温条件、运营环境及施工条件确定。
必须重视温度变化对沉管隧道的影响。沉管隧道建成后,管节外侧墙面的温度基本上与周围土体一致,而水下土体的温度变化很小,可视为恒温。管节内部的温度由于隧道通风等原因则有较大变化,从而使沉管内外壁面温度不同而产生较大的温度梯度。设计时应注重考察结构内外温差在横断面产生的应力,它可能是控制结构配筋的主要因素;另外,温度变化产生的纵向应力和变形,还是选择沉管隧道接头形式的重要依据之一;
当沉管隧道不禁止运送危险品的汽车通过时,要考虑运输危险品的大型罐车在隧道内发生爆炸的可能性。珠江水下隧道和东京港沉管隧道均按单孔内发生爆炸考虑,爆炸荷载取100kN/㎡;
2 采用较大的荷载标准值有利于提高设备区灵活布置的结构适用性;
4 对于大型设备,楼板设计时应考虑其运输过程的影响。