最终开题报告.docx
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最终开题报告
题目：
长春地铁袁家店站采用装配式衬砌方案研究及结构设计
学院：
土木建筑工程专业：
土木工程学生姓名：
贾哲学号：
09231071
文献综述：
1974年，联合国经济社会事务部在对欧洲各国建筑工业化状况进行调查后指出:
建筑工业化是本世纪不可逆转的潮流。
1989年国际建筑研究与文献委员会（CIB）第十一届大会将建筑工业化视为当代建筑技术发展趋势之一。
20世纪80年代初期,建筑业开展的这一系列新工艺,如大板、升板体系、南斯拉夫体系、预制装配式框架体系等等,对建筑工业化发展起到了有益的推进作用。
21世纪初，随着经济的高速增长，新技术、新材料已有长足发展,已不是20世纪70、80年代可以相比的,在现有的技术经济条件下,装配式建筑又迎来了新的发展契机。
新型装配式结构体系构想和新型装配式结构体系与企业流程再造正在不断取得长足发展。
国外在地下工程预制技术方面取得了较大的发展。
而且在地下工程建筑产业的发展中，使用预制技术的标准化是其发展的主要特征之一。
混凝土预制技术亦被广泛的应用在明挖法的隧道结构中。
在明挖法修建的地下铁道中，国外预制技术有一些研究和应用实例。
以下是国外在地下工程设计方面采用的几种典型形式以及部分施工过程的示意图。
如图1-1是在地下铁道明挖法中应用过的一种装配式钢筋混凝土衬砌结构，这种结构定型推广在50年代中后期，在放坡基坑和工字钢加木衬板维护的基坑中以及无水地层或配合降水的基坑中，都能成功的采用，而且进度亦比现浇混凝土快，它也需要一些让构件整体化的现浇混凝土。
这种结构共有8块预制构件，都由构件厂生产。
整个结构采用全包防水层防水。
底板在防水层上做了保护层后拼装预制构件，灌注底板、边墙的整体化混凝土，用砂浆灌竖缝，混凝土凝结后上顶板，之后完成顶板接缝间的混凝土，将顶部抹平，两侧倒圆角，闭合外包防水层。
防水层保护层做好后，最后才可以实施回填。
这种方法的工程费用与盾构法比较起来，主要是没有盾构的折旧费（约占整个工程费用的1／3）。
“成段衬砌”结构如图1-2所示。
这种结构是60年代提出，逐渐定型，70年代以后广为采用的一种结构形式。
它是像预制的大直径下水道管段一样的地铁衬砌，不过它是矩形截面的空间结构。
逐块地将成段衬砌以明挖法接起来即可形成隧道。
在乌兹别克斯坦，塔什干市地铁2号线用这种衬砌修建了7．2km长的隧道。
施工进度达到每昼夜9m（一个工作面）。
这种衬砌比用单块预制件拼合的拼装结构含钢率小，而且完全可以满足抗震要求。
结构采用外包防水层来防水。
除此之外“壳式隧道”在荷兰鹿特丹地铁东西线上采用过的一种装配式结构型式。
采用这种预制方法，施工速度非常快，每周可以修建30m长的隧道，此种装配式地下结构在交付使用数年后，仍然保持着良好的防水效果。
日本在仙台市地下铁道工程中，曾采用预制双跨箱型结构，构件的箱体尺寸是11．092mX7．440m，整个结构分成顶板、底板、侧壁及中柱等5个预制构件，设计中主要解决了构件的划分和轻量化，构件的纵向和横向连接问题。
日本也曾在双车道公路隧道中，进行了单跨矩形装配式结构的试验研究。
日法曾联合在公路的扩建工程中开发了大型拱形结构的预制技术，最大跨度已达12m左右。
前苏联曾在用明挖法施工的地铁线上，包括车站、区间隧道、以及车站附属建筑和辅助隧道工程，均采用定型拼装的统一规格的钢筋混凝土结构。
到80年代后期，在明挖法施工的区间隧道中，开始广泛采用整体管段衬砌。
白俄罗斯在地下铁道工程中，大力推行将预制混凝土衬砌设计标准化技术，而且取得了一定的成就。
在俄罗斯、乌克兰、乌兹别克和白俄罗斯地铁的明挖回填隧道中采用了矩形整体管段式预制衬砌。
已经完成了具有不同承载能力的接头及衬砌设计。
在装配式地铁车站结构的研究和应用上，俄罗斯更是取得了长足的发展。
俄罗斯在工业化施工与长期使用的成功经验上，通过实验和现场测试等研究工作，采用单拱结构的基本原理和特点修建了俄罗斯第一个地铁双层换乘枢纽。
在彼德堡地铁伏龙芝滨海线花园站到挈卡诺夫站区间内，建成了伏龙芝滨海线到未来的环线的体育馆换成站，后来批准的名字为奥林匹克站。
车站整体结构形式为装配式层间楼板单拱结构，结构断面具体形式如图1—3所式。
车站结构上拱半径11．2m，由12个厚70cm，沿车站方向宽50cm的钢筋混凝土构机组成。
仰拱内径15m由13个构件块组成，它由两个带衬垫的钢筋契形接头挤压紧而闭合。
内部的装配式钢筋结构是作为上层站台和道路下的支撑结构，该结构成梁柱组合形式，柱距4m，柱安设在纵向整体图1-3装配式层间楼扳单拱结构地铁车站钢筋混凝土构件的“杯子”中，构件是混凝土浇筑在刚性基础界限内，刚性基础铺设在仰拱衬砌上。
在柱的顶部安设装配式钢筋混凝土梁，这些梁联成绗架。
为了承接上层道路行驶列车的荷载，在路轨下设置了钢筋混凝土装配式梁，一端支撑在绗梁上，另一端支撑在整体式混凝土支柱的托架上。
车站上下两层站台都是由装配式钢筋混凝土建造而成的。
上层站台宽11．7m，由于下层中柱占去一部分空间，下层站台宽度为13．2米．车站建成后于1996年交付使用。
除此之外，近年来俄罗斯在地铁车站建设中使用装配式结构亦出现了其它形式。
圣彼得堡地铁车站采用单拱车站横断面型式，具体形式如图1—4所示。
车站埋设于不透水的致密粘土层中，拱圈和仰拱均由混凝土砌块组成，并支撑在两个圆形支墩上。
由于该种结构形式没有受拉接构件，所以只适用于有一定自稳能力的地层。
在国外明挖法施工的装配式地铁车站结构中，结构采用矩形断面形式较多。
如图1-5所示该地铁车站结构的底板采用整体现浇的混凝土，边墙和顶板预制，顶板采用的密肋板式结构，使得重量减轻且有利于拼装。
在明挖法施工的装配式地铁车站结构中，也有采用单拱断面形式的装配式车站。
图1-6为明斯克单拱地铁车站结构的大型预制混凝土构件的衬砌划分形式。
该类型车站的特点是顶底板为坦拱结构，能产生侧向推力，平衡地下连续墙的土压力，侧墙部位的连接可以采用错缝拼装，有利于结构的整体稳定性；所有的接头部位均为压力或小偏心受压接头，构造合理；所有的构件均为预制，施工速度块，施工时配合可以行走的安装台车，易于安装并保证精度；该结构断面设计具有很大的灵活性，可为使用提供较大跨度的空间；内部结构在主体结构全部拼装完成后再拼装，可方便盾构过站；可以全部采用外包防水层，防水效果好。
我国在20世纪50年代,就提出建筑工业化的问题,借鉴前苏联的经验,开始在全国建筑业推行标准化、工厂化、机械化,发展预制构件和预制装配建筑。
从20世纪70年代初到80年代中期,预制混凝土构件生产经历了大发展时期,到20世纪80年代末,全国已有数万家构件厂,全国预制混凝土年产量达2500万ｍ3。
工厂化的新发展使商品混凝土得到了很大发展,我国大、中城市（尤其是我国东部地区）基本上都已拥有商品混凝土生产企业,年生产能力已达到3000万ｍ3以上。
部分大城市的商品混凝土产量已超过现浇混凝土总量的50%。
我国的建筑机械行业得到了巨大的发展,通过引进、消化、吸收和国产化,迅速缩小与国外先进水平的差距。
1990年建工系统全员动力装备率就已达到每人3.2KW,综合机械化施工程度已达到60%以上,打桩、吊装、垂直运输机械化达到95%以上。
由于多层工业与民用建筑大多采用现浇混凝土结构体系,所以建筑工业化也是围绕这一体系进行的。
商品混凝土的大力发展正是其典型代表。
勿庸置疑,所有进行的革新均有助于建筑业的发展。
然而,由于现浇结构体系自身的特点,大量的手工劳动不可避免。
现场仍然要进行支模,钢筋绑扎、连接,混凝土的振捣、养护等等,均为手工操作,不可能进行完全的工业化生产。
目前，我国构配件与制品已具备了相当的生产能力，据不完全统计，1989年共有钢筋混凝土构件生产厂家538家，职工总数约13万人，年生产量约为660万立方米。
住宅建设方面，我国曾广泛应用和推广了装配式大板建筑，并积累了丰富的科研成果和工程经验。
1976年的唐山地震后，我国整体板柱建筑“IMC”的研究和开发开始启动。
原国家建委原国家建工总局和国家科委相继下达科研任务，下拨科研经费近200万元，在北京、成都、唐山、重庆、广州、沈阳、天津及兰州等地推广和应用这一体系数十万平米。
结合多年的科研成果和工程经验积累，我国在1993年推出了《整体预应力装配式板柱建筑技术规程》。
我国在地下装配式结构的的研究、应用的实例并不多。
从国内预制技术来看，地下工程的预制技术主要应用在盾构法修建的工程中，一般为圆形结构。
在铁路隧道和公路隧道中也有应用实例，例如在秦岭特长铁路隧道中，仰拱就采用预制化的技术，拱和侧墙现场浇注。
2002年西南交通大学刘惠敏对广州地铁明挖区间进行了矩形装配式衬砌的设计和施工工艺的研究。
2002年，西南交通大学贾永刚对铁路隧道装配式衬砌力学特性进行了研究。
但对比国外在装配式地铁车站的研究和成功应用的实例，我们国内对装配式地铁的研究基本处于起步阶段。
以上事例充分说明：
国内外对地下结构的预制技术已经有了一定程度的发展。
预制技术的发展带来的经济，技术效益也是明显的。
尤其对于铁路隧道的成本降低以及铁路隧道施工质量的提高具有现实意义。
因此很有必要对装配式铁路隧道的力学特性进行研究。
然而近年来，装配式结构主要应用在一些桥梁工程中，在地下工程方面，装配式结构的发展速度非常缓慢。
而且，目前地下铁道装配式结构还没有成熟的计算理论可依，而且国内外对装配式地下结构的计算理论研究不是很多,防水技术方面亦处于试验摸索阶段，在装配式地下工程抗震理论方面的研究更是欠缺。
地铁车站及区间工程的建设速度、巨额投资以及工程质量始终是制约轨道交通建设的重要因素。
目前许多国家都把预制化作为技术发展的一个重要标志,构件预制化的程度越高技术水平也就越高。
同时构件预制化也是使工厂化的一个必然趋势，是加快修建速度提高工程质量的有效办法。
采用预制构件不仅可以提高工程质量还可以缩短工期降低成本。
同时提高地下工程施工的工业化程度。
尤其对改善地下工程内的施工环境更是明显。
虽然国内对地铁区间装配式结构有一定的研究，但对地铁车站以及其他地下铁道附属物装配式结构的研究还处于起步阶段。
相对于地上装配式建筑而言，地下工程装配式结构的相关设计理论和设计、施工规范都十分欠缺。
由于地下工程本身的复杂性，我们不可能将现有的地上工业与民用建筑装配式结构设计和施工的计算理论和施工工艺照搬照用到地下结构中来。
由于地下工程装配式结构的应用，可以给我们带来可观时间、技术和经济效益，同时又由于国内在此领域内技术的缺乏和研究的空白，这就迫使我们必须进行地下工程装配式结构相关设计理论的研究。
同时，在地下工程结构抗震设计方面，据国内设计单位介绍,在进行地铁车站设计时,考虑到土的阻尼和约束作用,一般不进行抗震设计。
然而,从1995年1月日本神户地震的震害调查表明,神户的地铁车站在这次地震中车站结构遭受了严重震害。
这是第一起地下结构遭受的严重震害,因而引起人们的关注。
研究地下结构在地震作用下的反应,无论对研究地下结构的震害,还是对地下结构的抗震设计都有特殊的意义。
同时，由于装配式地下工程结构本身所具有的特殊性，对它抗震的研究更有必要性和工程意义。
主要参考文献：
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[30]GB50108-2001地下工程防水技术规范[S].北京：
中国计划出版社,2001.
[31]GB50299-1999地下铁道工程施工及验收规范[S].北京：
中国计划出版社，1999.
研究内容：
1.装配式车站维护结构体系设计（围护结构和支撑体系）
2.围护结构稳定性验算
3.装配式车站衬砌方案研究（矩形和拱形）
4.装配式车站衬砌施工过程力学性能数值模拟
5.车站主体机构的构件配筋
6.车站主体结构的强度检算与校核
7.车站主体结构施工方案建议及施工步骤
研究方法：
1.了解设计应遵循的主要规范和主要原则；
2．了解地铁车站的设计内容及依据；
3．了解车站地区的工程地质、水文地质及地面环境、地面交通、建筑分布情况及结构与地下管线的位置关系；
4．计算出作用于地铁车站的各项荷载，建立衬砌结构计算模型、内力计算及结构的配筋计算；
5．确定施工方法及施工工序、施工监控测量；
6．进行防水设计，包括结构防水、结构施工缝、结构沉降缝防水设计；
7．绘图：
包括地质纵剖面图、车站结构横剖面图、防水结构图、监控量测测点布置图；
8．外文翻译。
预期成果：
通过细致的调研，掌握车站结构设计方法及流程；熟悉车站结构计算方法，掌握一种通用计算流程；掌握车站施工方法及防水设计。
具体地学习掌握荷载的计算及计算模型的建立、结构计算整理、结构配筋计算、主要施工方法及施工工序、结构施工缝、沉降缝防水设计。
毕业设计（论文）进度安排：
序号
毕业设计（论文）各阶段内容
时间安排
备注
1
熟悉资料，查阅文献，弄清设计意图；
第1~2周
2
外文翻译，写出开题报告；
第3周
3
车站结构设计；
第4~7周
4
施工方法设计，防水设计；
第8~11周
5
绘制图纸；
第12~14周
6
整理计算书及图纸；
第15周
指导教师意见：
填写说明：
查阅资料是否全面，提出的研究方案和计划进度是否可行，还有什么需要注意和改进的方面，是否同意按学生提出的计划进行等。
指导教师签名：
审核日期：
年月日
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