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近年来,我国地下工程建设步入了高速发展阶段,其中以地下铁道为主的城市轨道交通发展尤为迅速。地铁车站作为地铁工程的重要环节,在地铁规划、建设、运营中,起着至关重要的作用。参照国内外地铁工程经验,我国地铁车站设计的一个不足之处在于结构型式较单一。随着经济水平的发展和科学技术的进步,人们对地铁车站的建设提出了更高的要求。 本文提出一种基于拱架剪力墙结构的地铁车站型式,将屏蔽门系统与车站主体结构设计结合考虑,以拱架剪力墙结构作为内部承重体系。基于实际车站工程,进行了双层三跨箱型框架结构地铁车站设计。 采用ABAQUS有限元空间模型分析软件进行数值模拟。模拟结果显示,该车站整体受力情况符合地铁车站普遍设计的实际情况。站厅层拱架结构内力较大,是由于车站顶板受到覆土及路面荷载较大。拱架结构整体呈向跨中方向的弯曲变形,在拱上结构柱处产生局部的扭转变形。拱上结构柱产生的变形较大,尤其是在靠近拱顶的较短拱上结构柱位移较大。拱上结构柱顶部应力集中现象明显,且应力情况复杂。模拟结果没有在拱脚产生预测中的应力集中现象,但由于拱架结构的特殊性,拱脚处仍需进一步研究。顶板受到较大的荷载作用,跨中出现应力集中现象,产生较大的挠度。中板所受荷载较小,产生明显的柱上板带,呈现荷载沿双向传递的力学性质。 采用工程设计中应用较为普遍的SAP2000软件进行结构内力分析。分析得出了车站结构各项内力结果以及变形情况,进一步说明了拱架剪力墙式地铁车站结构的力学性能。SAP2000软件分析结果中,剪力墙结构的内力情况是需考虑的关键问题之一。车站标准段两端未加约束的剪力墙结构上的弯矩大于中部剪力墙结构,是由于中部剪力墙受到两端对称结构的约束作用,在结合处受到对称荷载作用,产生了内力平衡。拱架的拱顶处及靠近拱脚位置弯矩有明显的增大。轴力沿拱架均匀传递,在拱上结构柱处产生突变,明显增大,在拱脚处达到最大值。拱上结构柱的顶端弯矩较大。本文未进行地震荷载下的力学分析,结构上产生的剪力均来自端部弯矩作用。利用SAP2000建立的空间有限元模型分析结果与ABAQUS分析结果基本一致。 通过ABAQUS和SAP2000软件模拟结果对比分析,研究讨论了正常使用阶段,荷载作用下地铁车站结构标准段的应力、内力和变形情况,有一定的借鉴意义。由于未考虑地震灾害因素,该地铁车站在动力作用下的力学性能还有待进一步研究。