《表1 最不利内力设计值及配筋》

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《地铁区间隧道常见结构的设计分析》

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在明挖矩形隧道结构设计方面，需要保证隧道断面满足限界要求。在隧道结构侧向加宽、竖向加高的情况下，将形成大跨度的隧道断层结构，综合考虑城市管线、上部覆土等各种因素的影响，可以采用明挖矩形结构。在结构设计过程中，需要对区间结构横向抗震能力进行计算，将周围土体当成支撑结构的地基弹簧，利用梁单元进行模拟分析。在得到结构土层力学参数后，需要对结构地震工况和载荷展开进一步的分析，确定结构周围剪力、土层位移和结构惯性力等情况。采用有限元分析软件，严格按照地区轨道交通工程建设规范进行土类动力特性参数的选择，可以得到准确的土层剪切力和位移分析结果，从而实现矩形结构的合理设计。例如，某地铁轨道交通2号线在地铁区间隧道施工阶段，受埋深、地形等因素的限制，需要采用明挖法施工，轨面高6.7～8.1m，斜交角65°，基坑开挖宽18m，覆土厚3.6m。隧道断层属于活断层，宽50m，地层结构由0.8m杂填土、1.5m粉土、15m圆砾和14.7m卵石构成，根据当地设计规范，水平向地震峰值加速度设定为0.332g，地表波动为2%随机波，采用SAP有限元分析软件进行分析，可以得到土层相对位移1.91m，出现在土层深3.6m位置，顶板、中板和底板结构惯性力分别为104.25kN、65.63kN和83.79kN，最不利时刻地震加速度分别为0.488g、0.395g、0.352g[3]。结合分析结果对结构荷载进行分析，可以完成区间结构与围护结构建模分析，利用铰链炼钢对结构之间进行模拟，共同进行荷载的承担，得到如表1所示的受力分析结果。通过分析可以发现，在矩形结构边角，存在较大的应力，导致配筋组合在土层剪切力作用下难以实现裂缝控制，因此需要对矩形结构边角加强结构配筋。