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1、城市轨道交通地下结构建设的现状与展望学号：20130439姓名：史定坤班级：土木十二联系电话：15680526260指导老师：于丽城市轨道交通发展概况近些年来，全世界的城市轨道交通发展迅速，我国城市轨道建设事业起步较晚，改革开发以来，随着国民经济的不断发展，我国的城市化进程也在逐步加快，经济的发展，人民生活水平的提高，城市规模的扩大，城市人口的急剧增加，居民出行和物资交流的高度频繁，城市交通面临着严峻的形式，伴随着我国现代化、工业化的进程，地铁这种动力大，不占用地面空间的交通运输设施，正在大中城市建设中悄然兴起，并成为解决城市交通问题的最佳选择。早在20世界80年代中期，国家就推出在百万人口以
2、上的大城市中逐步发展地铁交通的政策。随后在80年代末，国家制定的产业政策再次明确其在基本建设中的重要地位。地铁交通以其速度快、运能大、污染少的优点，越来越受到人们的青睐。新世纪开始，国家首次把发展地铁交通列入国民经济“十五”计划发展纲要，并作为拉动国民经济持续发展的重大战略，随着经济的发展，改革开放的深入，在中华大地上，许多大城市加快了地铁建设的步伐。不过与此同时，城市轨道交通仍存在着许多亟待解决的问题，制约着城市轨道交通的发展。下面我将着重从四个方面：规划、设计、施工和运营，谈谈城市轨道的问题。一、规划城市轨道交通规划包括城市交通需求预测、轨道交通线网规划和轨道交通综合选线。20世纪70年代
3、以来交通规划技术传入我国，运用定量的方法进行科学的预测已成为规划的主要手段。目前我国轨道客流预测模式主要分为两类：不基于现状客流分布的预测模式；基于现状客流分布的预测模式。由于轨道交通快速、高效、舒适的特点，其产生及发展必然会使得城市交通出行分布形态和交通结构发生变化。另外，目前中国大多数城市扔处于成长期，虽然其组团结构不会发生根本变化，但轨道交通影响区内的很多交通小区的用地性质、人口和就业岗位数将有较大变化。随着交通的发展，城市其他中心的形成以及发展中心的转移，将逐渐形成组团带状形态。单纯的公交统计资料已经无法表征这些变化。城市的交通方式构成与城市土地利用形态、产业布局、社会形态等诸多因素有
4、关，因此城市交通方式的合理结构必须考虑城市总体规划及其他交通方式的存在。城市轨道交通系统建设是庞大而复杂的系统工程，具有非可逆性，线路一经建成便不可更改。因此规划布局合理和规模适当的线网就显得很重要。它的好坏直接影戏城市交通结构的合理性、工程项目的经济效益及社会效益。如果作为前期基础研究的规划出现失误，后期则难以挽回。二、设计(1)强柱弱梁问题强柱弱梁问题，实际上是一个结构构件的抗震问题。目前地铁设计中一般遵循的设计规范是GBlll87铁路工程抗震设计规范、GB500112001建筑抗震设计规范。其中建筑抗震设计规范是针对地上建筑的研究、归纳成果而制汀。 结构设计理论是以极限状态法为基础，由于
5、地震作用机理对地上结构和地下结构是不相同的，照搬此规范用于地铁设计是非常有局限性的，尤其对于暗 挖施工和覆土厚度较大的地下结构，地震时结构会受到地层的强大约束，震害明显轻于地上建筑，无论用底部剪力法还是时程分析法都无法真实地反映出地震作用下结构与地层的相互作用。GBlll87 铁路工程抗震设计规范自1987年以来没有进行修编。采用容许应力法进行结构设计，地震发生时，结构及其上部覆盖层产生与地表地震加速度成比例的惯性力，同时地震引起主动侧压力的增量，满足此种工况的条件必须是结构单位体积的重量(含结构净空在内)大于围岩的比重。但由于地铁结构内净空较大，结构单位体积的重量小于围岩的比重，地震发生时，
6、结构与围岩几乎一同变形，采用上述理论也是难于反映真实的地震作用，同时该规范在地下结构构造上也没有明确的要求。 根据一般的地面建筑的概念。为增加框架柱的延性，结构往往设计成强柱弱梁的体系，根据结构类型和抗震等级，框架柱的轴压比都受到严格的限制，其箍筋的体积配箍率也有明确的规定。而地下结构由于覆土较大，导致框架柱承受的荷载较大，为满足承载和限界的要求，往往设计成强梁弱柱的结构体系，由于规范中对地下结构的抗震等级没有给出统一的要求，这就有可能在设计中忽略弱柱问题，使框架柱成为地震中的薄弱环节；而形成箱体的梁、板、 墙纵向刚度较大，延性好，具有较强的抗震能力。日本的一些地震工程实例中，地铁结构产生的破
7、坏也往往是柱的脆性破坏，因此设计中必须重视框架柱 的抗震问题，必须提高其延性和承载能力。(2)计算跨度问题对于板和粱的计算跨度，大多数设计人员采用的是支撑点中到中的距离，再考虑刚域的影响。实际上，地铁车站的纵梁都是多跨连续粱结构，按照一般计算方法纵梁的计算跨度应取净跨+支撵长度或取1.05倍净跨，并取其中的较小值用于计算。由于地铁框架柱的纵向尺寸一般较大(一般为0.81.2m)，柱的纵向间距一般为68 m，以柱纵向尺寸为0.9 m、柱的纵向间距为8 m为例，其计算长度应取8 m与1.057.1=7455m中的较小者，即取7.455m作为计算长度，如果计算跨度按照中到中即8m计算，其弯距值将增大
8、8274552-1=0.15倍，这样就会导致梁的尺寸偏大或配筋量偏多，同样的问题也会出现在板上。(3)斜托的影响为减小板厚，增加板支点处的抗冲切能力，设计时一般在板下部设有斜托，实际计算中往往会忽略斜托的剐度影响及其产生的拱效应。这从图3-A3-C的结果中就可以看出：考虑斜托厚度及其拱效应的计算结果最小(图3-C)，而仅考虑斜托厚度 不考虑其拱效应的计算结果(图3-B)比既不考虑斜托又不考虑拱效应的计算结果(图3-A)的负弯距偏大，正弯距偏小。这说明设计中斜托的作用是 不能忽视的。变形缝的设置地铁车站往往较长，其下部地基可能不均匀，或者车站纵向结构形式变化，或者上部荷载的变化等， 都可能造成地
9、基的不均匀沉降；另外，大体积混凝土 结构的浇注以及混凝土自身因温度的收缩膨胀、徐变等问题可引起结构的纵向变形。如果沿纵向不设置变形缝，结构就可能沿环向开裂，重者导致结构漏水，轻者结构表面会出现大量裂纹。如果设置变形缝，缝的两侧就有可能产生影响行车安全的差异沉降，尤其对置于软弱地基上的结构，缝的设置更应慎重。目前南方地区一些地铁车站要求不设缝其结果是结构完成后许多车站会发生环向裂缝，形成漏水现象。单靠加大纵向配筋还是不能完全解决这个问题，因为普通钢筋要发挥作用是在混凝土受力变形之后(裂缝出现时钢筋应力可能只有4060 MPa)。因此变形缝的设置问题将是一个直接影响工程质量或工程安全的问题。是一个
10、需要进一步研究和认真对待的问题。地铁耐久性问题根据新的地铁规范，地铁主体工程设计使用年限为100年。地铁工程一旦整体出现结构问题，靠维修是不能解决问题的。一栋楼出现安全问题可以炸掉重做，其损失是局部的，而一条位于地下的地铁线，重新修过可能比新建还难，因为其上面载有各种市政管线、通道天桥及繁忙的道路桥梁，两侧可能还有林立的高层建筑，地铁与这些建(构)筑物已经形 成既独立又关联的联合体，或者已成为这些建(构)筑物的主动脉。目前，对于地铁结构的耐久性问题， 规范中的规定尚不健全或不完全能满足设计人员的使用要求，仅对于一类、二a类环境中结构的耐久性作出了规定，而对位于二a类以下环境中的地铁结构的耐久性
11、问题，依然不能找到答案如何进行设计。 当然，地铁结构的耐久性问题已经不是一个简单的结构问题，而是涉及到材料问题、岩土问题、力学问题等的大课题，需要进行大量的总结与研究。三、施工管理人员素质不高 管理人员的素质不高是导致地铁轨道工程施工出现问题的重要影响因素，在地铁轨道工程施工中，很多的管理人员缺乏良好的技术素养，对工程质量、进度以及成本没有进行很好的控制和把握，同时，也存在着现场施工经验缺乏的情况，导致管理水平不高的情况出现，对工程的质量也会带来很大的影响。 应对突发事故的预案不足 在施工管理过程中，对于安全管理工作的放松，是很多工程关于安全生产的施工资料不够规范，施工组织没有针对突发情况涉及
12、应急预案，或者设计了应急预案之后没有进行统一的安全教育，或者设计了方案之后于现场实际的要求不符，在这种情况下，很难通过宏观和微观的施工管理方法，提高现场安全级别。一些施工现场的工作人员缺乏自我约束意识，对现场存在的习惯性违章现想不明白，对一些安全隐患视而不见，有关的管理职能上下脱节，导致安全管理措施没有办法进行执行，一旦出现安全事故时，现场慌乱，不能及时抢修和处理。 施工质量检查的松懈 地铁轨道工程施工管理中有很多的细小环节，这些环节发生在不同的时间，不同的部位，当施工过程中进行质量检查时，一般采用抽查的方式进行，这就导致不能顾及到地铁轨道的每个部位，如果每个部位都去检查，则在规定的地铁轨道周
13、期内不能完成施工，因此在工程中肯定存在某些不合格的地方，整个地铁轨工程的质量也会受到影响，难以达到规定的标准。四、运营上表即为各地地铁运营时，发生的重大安全事故，造成了人员伤亡和经济损失。为了促进地铁建设又快又好发展，确保地铁营运安全是至关重要的课题。通过对地铁危险因素危险度分析可知，地铁火灾事故的危险度最高，恐怖袭击次之，这两项危险度远高于其他种类。特别是火灾，由于地铁的特殊建筑结构，地铁空间相对封闭，加之出入口少，一旦发生火灾，安全疏散困难。其次，地铁火灾的一个重要特征是形成浓烟和热气浪，同时产生大量的有毒气体，这十分不利于人员疏散。第三，地铁火灾由于发生在地下一个相对封闭的系统内，火灾时
14、的浓烟和停电造成能见度低，灭火和救援工作进行困难，加上通信系统容易瘫痪。发展方向国家政策明朗化城市轨道交通在综合交通系统中所发挥的作用越来越大，如伦敦、东京等城市的公共交通系统就是围绕城市轨道交通来组织的。参照我国“十一五”计划与国家“十二五”规划，关于城市轨道交通的认识增强了。“十二五”规划明确提出，“优先发展公共交通，完善城市路网结构和公共交通场站，有条件的大城市和城市群地区要把轨道交通作为优先领域，超前规划，适时建设”。国家政策导向使城市轨道交通建设有较好的发展前景，并逐步由直辖市、省会城市的建设向二线城市转移，国内大中城市发展城市轨道交通有较好的前景。建设模式选择多样化城市轨道交通的类
15、型日趋多样化，除了地铁外，许多城市开始将目光转移到建设成本更低的轻轨交通。目前正在建设的和即将建设的城市轨道交通项目中，除省会城市，如成都、杭州、沈阳等外，许多二线城市如苏州、东莞等经济水平发达且在区域经济中占有重要地位的城市也加入此行列。可以预测，未来的几十年将是我国城市轨道建设的繁荣时期，我国的城市轨道通车里程将有一个飞跃性的提高。技术优化城市轨道系统的技术不断进步，一方面适应了地区多样化需求，提高了轨道交通的适用性、运行效率和服务水平；另一方面，技术进步也使城市轨道交通的建设成本有所降低，城市对建设城市轨道的类型选择的余地也就越大。投资多元化，经营市场化城市轨道交通发展之初，其投资主体比
16、较单一，有的由私人主体来投资，有的由政府财政直接投资。随着轨道交通规模的越来越大，为了解决资金问题和提高轨道交通的效率，很多城市轨道交通都由政府和社会资本等共同投资。另一方面，经营方式有的采取完全的国有垄断经营模式，有的采取市场化经营模式。现在，很多城市充分发挥市场作用以提高轨道交通的运行效率，在轨道交通运营上引入市场机制已成为一种发展趋势。管理法制化限于当时的社会、政治和经济条件，规范轨道交通管理的法制化起初并不够完善。现在，很多城市轨道交通实行全面法制化管理以规范各方行为和维护各方利益，以法制化的管理来保障轨道交通持续、稳定和高效的运行。轨道交通的全面法制化管理是世界轨道交通发展的重要趋势。参考文献：城市轨道交通线路规划
