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1、,城市轨道交通设计与管理,主讲人：石义军,一、城市轨道交通的基本概念,一、几个基本概念：1、交通：交通是指所有用交通工具（火车、汽車、管道、轮船、飞机等）从事旅客和货物运输及语言和图文传递的行业。包括运输和邮电两个方面，运输有铁路、公路、水路、航空和管道五种方式，邮电包括邮政和电信两方面内容。 2、城市轨道交通：采用专用导向运行的城市公共客运交通系统。3、地铁：采用普通轮轨制式、电力牵引的高、大运量的公共客运交通系统4、轻轨：采用普通轮轨制式、电力牵引的中运量的公共客运交通系统,交通,城市轨道交通,地铁,轻轨,轨道交通,二、轨道交通分类： 世界上城市轨道交通分类大体如下：按构筑物的形态：分为地
2、下、地面和高架；按列车服务范围：分为城市轨道交通、区域快速轨道交通和市郊轨道交通；按运能等级：分为高运量、大运量、中运量、低运量；按车辆类型：分为普通轮轨系统制式地铁或轻轨、单轨交通、有轨电车系统、中低速磁浮系统等。,轨道交通项目建设基本条件（2003年国办发81号文规定）,城市轨道交通项目建设标准（建标104-2008）的规定,二、城市轨道交通的发展历程,（一）轨道交通起源1.1829年，巴黎开始将英国采矿中使用的轨道车用马牵引作为公共马车，1831年纽约也开始使用，这就是世界上最早的轨道交通。它以运量大、速度快、障碍少、安全舒适，还可以多匹马组成车队，增大牵引力和运量，降低运输成本及票价，
3、显示出强大的生命力。,2.18321855年逐渐以马拉在轨道上运行的公共马车取代了原有公共交通工具，并以法律形式解决了马拉轨道车与无轨车辆相互干扰的不安全因素。到1890年，全世界已有9900km这种马拉公共轨道交通系统。3.日本明治维新后，积极引进西方技术，1882年就成立了马车轨道公司。我国在清末年间铁路也是用马牵引的，但未能逐年扩大规模。,4.1863年1月10日，伦敦用蒸汽机车取代马牵引，并将轨道建在地下，这就是人类最早的地铁工程。 每年要运送1000万乘客！（车厢无顶棚，隧道内无排烟设备！）,5.1879年德国人西门子在柏林工业博览会上展示了自己开发的有轨电车。铺设了600m长的轨道
4、，一个电力车头牵引了三节各坐8名乘客的车厢，时速达到了24km/h，四个月载客8.6万人，轰动全球。这就是电力牵引的轨道交通雏形，城市轨道交通开始走上快速发展的道路！,阶段一：20世纪80年代前北京地铁的建设从20世纪50年代开始筹划，1965年开工，一期工程23.6km，于1969年建成。到20世纪80年代末，只有北京地铁1号线和环线共计40km线路建成运营。 之后天津地铁7.4km线路投入运营。,三个阶段：,（二）我国城市轨道交通的发展,阶段二： 20世纪90年代进入20世纪90年代后，为适应城市快速发展的需要、缓解城市交通的紧张状况，我国政府加大了对城市交通基础设施的投入，开始强调轨道交
5、通对城市交通系统和引导城市发展的作用，发展大运量轨道交通系统的理念开始显现。在90年代上海、广州、深圳开始了轨道交通项目建设。,阶段三： 2000年后2000年以后，特别是2005年以来，我国轨道交通建设高速发展，国家先后审批了深圳、上海、广州、重庆、武汉、南京、成都、杭州、西安、贵阳、厦门、福州等二十几个城市轨道交通项目。还有城市新申请立项准备建设，建设速度大大超过了过去的30年。,目前，我国城市轨道交通的发展状况 1、已运营线路：22座城市、83条线路、运营里程2699km; 2、在建线路：29座城市、96条线路、1583座车站、线路长度2345km； 3、规划线路：50座城市、超过300
6、条线路、线路长度10716km.,发展特色：技术先进、制式多样目前我国已建和在建的城市轨道交通系统中，有大运量的地铁、钢轮钢轨的高架轻轨（包括直线电机）及跨座式单轨;有中低运量的地面轻轨，有轨电车、还有高速磁悬浮、快速市郊轨道交通系统。采用了世界上最先进的车辆制造、通信信号、牵引供电、自动控制、运行管理等现代技术。使我国进入了城市轨道交通系统设计咨询、建设、运行管理的世界先进行列。,起步阶段：1、60年代参与北京地铁1号线可行性研究。 2、80年代末上海地铁一号线上体馆站的设计。,伴随着我国城市轨道交通的发展而发展壮大,（三）中铁二院城市轨道交通的发展,基础阶段：90年代广州地铁一号线总体总包
7、,发展阶段：90年代末至今，中铁二院城市轨道交通项目已在国内27座城市、国外2个城市硕果累累。其中地铁院的项目有：总体总包项目20余项共计521公里；咨询项目15项；工可等前期项目26项；车站350座；区间隧道200个。,国内最小净距、最大断面地铁隧道,三、城市轨道交通的基本构成和主要设计方案,一、基本构成,线路运营总图,系统功能配置,土建工程设计,工程投资评价,基础工程 线路走向、敷设方式、车站分布。客流预测、运营方案。车站配线、限界、工程筹划。,系统装备 车辆、轨道、常规机电设备（风 、水、电、电扶梯、门）、供电 、弱电系统（通信、信号、AFC 、综合监控）等,工程经济（概预算） 确定投资
8、的经济性、 安全性，评价风险与效益。,土建工程 车站、区间、车辆段、 控制中心、集中冷站、 变电所。 （建筑和结构工程）,二、主要技术方案,（一）、土建工程 1、建筑工程根据建筑所处的位置，可以分为高架建筑、地面建筑、地下建筑。1）、高架建筑：主要体现在高架车站。按地上的层数分：有地上一层、两层、三层；按站台形式分：有岛式车站、侧式车站；,二、主要技术方案,（一）、土建工程 1、建筑工程2）、地面建筑：主要体现在车辆段、变电所、控制中心等，一般采用砌体结构、框架、排架（网架）形式,二、主要技术方案,（一）、土建工程 1、建筑工程3）、地下建筑：主要体现在地下车站。（车辆段、变电所也可设在地下）
9、；主要分类：按地下层数和跨数的组合，分为地下单层单跨、地下二层双跨、地下三层双跨等；按站台形式，分为岛式车站、侧式车站、岛侧混合式车站；按作用，分为主体建筑、附属建筑；,二、主要技术方案,（一）、土建工程 1、建筑工程4）、车站建筑设计的主要要点：（1）车站站位的选择：车站的站位应根据线路条件、周边环境、客流吸引、地下建（构）筑物条件等条件进行综合选择。,经贸部楼房,北京饭店二期,1号线王府井站,二、主要技术方案,（二）、土建工程 1、建筑工程4）、车站建筑设计的主要要点：（2）平面布置： A：总平面布置：反映车站站位、规模及其与周边环境的关系,二、主要技术方案,（二）、土建工程 1、建筑工程
10、4）、车站建筑设计的主要要点：（2）平面布置： B：站厅层平面布置：一般分公共区、设备区,二、主要技术方案,（二）、土建工程 1、建筑工程4）、车站建筑设计的主要要点：（2）平面布置： C：站台层平面布置：一般分公共区、设备区,二、主要技术方案,（二）、土建工程 1、建筑工程4）、车站建筑设计的主要要点：（3）车站装修设计：是建筑设计的重要部分，反映一个城市的现代化发展水平，也体现人性化设计的宗旨。,二、主要技术方案,（一）、土建工程 1、建筑工程4）、车站建筑设计的主要要点：（4）出入口风亭设计：由于其在城市中所处的位置，越来越受到人们的关注。,二、主要技术方案,（二）、土建工程2、结构工程
11、,城市轨道交通结构,车站结构,区间结构,车辆基地结构,地下结构,地面结构,高架结构,主体结构,围护结构,附属结构,明挖结构,暗挖结构,沉管结构,（1）：高架车站结构按结构形式分：有站桥分离结构、站桥合一结构,1）：高架车站结构,(1)、高架车站结构按站台形式，可分为岛式结构、侧式结构侧式站台车站，轨道梁从两侧站台中间穿过，与区间顺接。岛式站台车站，左右线线间距在有效站台长度范围拉开，轨道梁从岛式站台两侧绕过，在车站两端形成喇叭口，再恢复标准线间距双线并行。,侧式站台车站,岛式站台车站,（2）：高架区间结构：主要由上部结构、下部结构组成,上部结构主要是指梁型，目前常用的梁型主要有：A、箱梁,B：
12、工形组合梁 ，北京八通线采用，以后在其它城市轨道交通使用较少。采用预制工形梁、现浇桥面系施工。,C：槽型梁，上海地铁6号线（11号线、16号线）、南京地铁二号线、深圳地铁五号线、重庆轨道交通一号线采用。施工采用预制架设。,下部结构型式：墩身施工采用整体模板现浇。基础一般采用承台群桩。,（3）、主要施工方法1、支架现浇法支架现浇法投入设备成本较低、可大范围开工、施工技术成熟，曾经是大箱梁施工最为普遍的施工方法，但由于它现场施工时间长，施工占地大，给地面交通带来很大的干扰，近来在很多城市受到政府部门的相关限制。,（3）、主要施工方法2、预制梁法 在选定位置设置制梁厂,运用运、架梁设备,架桥和运梁过
13、程均 在桥上运行, 不占用地面道路。即对现场场地要求不高，但需 要有预制梁体的梁场和专用的设备。,二、主要技术方案,（一）、土建工程 2、结构工程2）、地下结构：主要包括地下车站结构、地下区间结构，从施工工法来讲主要分明挖法、暗挖法（矿山法、盾构法）、特殊工法（沉管法、顶进法等）。,二、主要技术方案,（一）、土建工程 2、结构工程地下结构2.1 明挖法结构：支护结构、主体结构,明挖顺作法,1、明挖法的分类,盖挖逆作法,盖挖逆作法车站需先施工中间柱以支撑结构板，中间柱常采用钢管混凝土柱或型钢混凝土柱,半盖挖顺作法车站,2、支护结构,地下连续墙,钻孔灌注桩,人工挖孔桩,6、套管咬合桩,5、SMW工
14、法桩,放坡开挖、土钉墙,支撑设计：,钢支撑及钢围檩,钢筋砼支撑及钢筋砼围檩,支撑设计：,锚杆（索）设计,施工阶段围护结构计算采用“增量法”原理模拟施工全过程进行计算分析。,3、支护结构计算方法,4、主体结构 1）主要结构形式 2）计算模式 3）主体结构主要设计要点,4.2 主体结构,1）、主要结构形式：明挖法施工的结构主要为矩形框架结构，根据周边环境和功能的不同，按层数可分为单层结构、双层结构、三层结构、四层结构。等；按跨数可分为单跨结构、双跨结构、三跨结构。等，结构形式就是层数和跨数的不同组合。,2）、结构计算模式：明挖主体结构计算一般均采用荷载-结构模型，按极限状态法、平面杆系有限元法进行
15、计算分析，立柱按有效面积相等的原则换算为沿线路方向设置的矩形截面墙予以考虑 。,3）、主体结构主要设计要点,（1）主要内容：包括组成主体结构的梁、板、柱、墙等所有的结构构件,按结构可靠度进行设计。,4.2 主体结构,3）、主体结构主要设计要点,（2）构造要求,1、正常构造要求：1）钢筋最小配筋率：2）钢筋锚固长度；3）耐久性要求；4）钢筋的连接；5）变形缝的设置； 2、抗震构造要求：1）箍筋间距；2）轴压比；3)最小钢筋直径,二、主要技术方案,（一）、土建工程 2、结构工程地下结构2.2 矿山法结构,矿山法设计的主要内容 1、工法 2、辅助工程措施 3、初期支护 4、二次衬砌,1 工法,1）、
16、全断面法 2）、台阶法 3）、CD 4）、CRD 5）、双侧壁道坑法 6）、中洞法 7）、中柱法 8）、洞桩法,1 工法,1）、全断面法,适用范围：隧道断面较小、围岩较好的地层,1 工法,2）、台阶法,常用方法之二：台阶法,适用范围：普遍采用,1 工法,3）、CD法,常用方法之三：CD,适用范围：竖向变形大,1 工法,4）、CRD法,1 工法,5）、双侧壁导坑法,1 工法,6）、中洞法： 按照“小分块、短台阶、早成环、环套环”的施工原则，先行开挖支护中洞，及时施作中洞二衬，建立起梁、柱支撑体系，然后对称施作侧洞，封闭成环。,1 工法,7）、中柱法：按照“小分块、短台阶、早成环”的原则，将整个断面开挖横向分为：侧洞、有柱的柱洞和中洞共5个洞，先自上而下对称施工柱洞初支，再由下而上施作柱洞二衬，建立起梁、柱支撑体系。柱洞完成后，施工两个柱洞中间的中洞初支和二衬，形成整个大中洞稳定体系。再对称自上而下施工两侧洞初支，最后纵向分段自下而上对称施作二衬，完成结构闭合。,
