深圳地铁有限元分析计算书
深圳地铁11号线车辆商务车厢座椅的强度分析与优化设计
深圳地铁11号线车辆商务车厢座椅的强度分析与优化设计吴俊杰;王雁东;李振阳;郭海洋
【期刊名称】《技术与市场》
【年(卷),期】2022(29)9
【摘要】以深圳地铁11号线商务车厢座椅为研究对象,对其结构进行了介绍,同时运用有限元方法,对该座椅的悬臂支座的应力和变形情况进行了仿真分析。
根据仿真结果,对支座的结构进行了优化,提出了2种不同的优化方案。
最后,对这2种优化方案重新进行了有限元分析和对比。
【总页数】4页(P30-33)
【作者】吴俊杰;王雁东;李振阳;郭海洋
【作者单位】中车株洲电力机车有限公司工业设计研究所
【正文语种】中文
【中图分类】U46
【相关文献】
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5.深圳地铁1号线续建工程车辆自主化设计制造工艺难点分析及对策
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某地铁车站-主体结构计算书
四、计算模型因车站主体是一个狭长的建筑物，纵向很长，横向相对尺寸较小。
主体计算取延米结构，作为平面应变问题来近似处理，考虑地层与结构的共同作用，采用荷载－结构模型平面杆系有限元单元法。
计算模型为支承在弹性地基上对称的平面框架结构，框架结构底板下用土弹簧模拟土体抗力，车站结构考虑水平及竖向荷载。
按荷载情况、施工方法，模拟开挖、回筑和使用阶段不同的受力状况，按最不利内力进行计算。
中柱根据等效EA 原则换算墙厚。
本站围护桩与主体结构之间设置柔性防水层，按重合墙考虑，即围护结构与内衬墙之间只传递径向压力而不传递切向剪力，SAP 计算时，采用二力杆单元来模拟围护桩与内衬墙的这种作用。
车站断面的计算模型如图2-1-1所示。
图2-1-1 车站断面计算模型五、荷载组合与分项系数5.1、荷载分类荷载类荷载名称 荷载取值 永久 荷载结构自重按实际重量 覆土重 土容重按18~20kN/m 3侧水、土压力 施工阶段按主动侧土压力计算，使用阶段按静水浮力 按地质资料提供的稳定水位计算设备重量 设备区荷载按8kPa 计，当设备荷载大于8kPa 可变荷载基本可 变荷载 地面超载20kPa 均匀活载 地面超载引起的侧向土压力 按土压力侧向系数确定 人群荷载 公共区人群荷载按4kPa 计 地铁车辆荷载及其动力作用列车荷载按列车满载条件确定 其他可 温度变化影响5.2、荷载组合根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)、《建筑抗震设计规范》、《人民防空地下室设计规范》（GB 50038-94）和《地铁设计规范》（GB 50157-2003）的规定，按结构在施工阶段和使用阶段可能出现的最不利情况进行荷载组合,各种荷载组合及分项系数见下表。
荷载组合表六车站结构断面计算6.1 结构主要尺寸车站标准段横断面盾构井段横断面主体外挂段横断面6.2标准段断面计算6.2.1 计算的钻孔资料计算采用钻孔M7Z3-SXSZ-013。
相应土层的地质参数如下：6.2.2 计算过程设计中考虑地震和人防等荷载偶然组合，并按照承载力极限状态和正常使用极限状态两种工况验算结构在施工阶段和使用阶段的结构受力。
基于有限元分析的地铁站深基坑支护设计
结构 ， 工开挖 时充分考 虑时空效应 ， 施 尽量 分小段 开 挖 ， 挖 到 位 后 及 时 架 设 钢 支 撑 。基 坑 开 挖 遵 循 开
“ 分段分层、 由上而下、 先支撑后开挖 ” 的原则 ， 开挖 步序如下 ：
算 。每加 一道支 撑 ， 就根 据 上一 次墙 体 先期 发 生 的
ｌ 工 程概况
某 地 铁 车 站 拟建 主体 结 构 为 三层 一 柱 两 跨 框 架 ， 板埋深 ２ ｍ， 底 ０ 拟采用地下 连续 墙作为 主体 围护
变形进行修正。其计算图式 ， 如图 Ｉ 所示， 支撑轴力 计算结果 ， 见表 １ 。 ２ ２ 基坑 围护结构 变形和 内力分析 ．
质粘土 、 淤泥质 粘土 和淤 泥质粉质 粘土 等软土层 、 淤
涉及 到强度和稳 定 问题 ， 涉及 到变 形 问题 。近 年 又 来， 随着 经济建设 的不断发 展和城市 发展 的需要 ， 基 坑 工程不仅 数量增 多 ， 而且 向着更大 、 更深 的方 向发 展， 地铁基 坑工程更具 有其特殊 性 。
处 ， 架设第 五道 钢 支撑 ； 六 步 ： 掏槽 第 开挖 至第 六道
钢支撑下 ０ ５ ． ｍ处 ， 掏槽架设第六道 钢支撑； 第七
步： 开挖至基 坑底 ， 做垫层 等 。 施 主体 围护总深度 ４ ｍ。地铁 基坑 范围内主要 工 ２ 程地质 情况 自上而 下分 别 由素 填 土 、 沉积 形成 的粉
第 一步 ： 挖至第一 道钢支 撑 下 ０５ 开 ．ｍ处 ， 槽 掏
梁单元 Ｂ Ａ ３ Ｅ Ｍ 模拟 ， 每隔 ｌ ｍ设置一个节点 ； 开挖 面以下弹性地基用弹簧单元 Ｃ Ｍ Ｉ １ Ｏ ＢＮ ４模拟， 沿深 度每隔 １ ｍ设置一个弹簧单元 ； 钢支撑用平 面杆单 元 ＬＮ １ ＩＫ 模拟 ， 考虑到实际工程 中支撑往往采用对 撑的形式， 此处支撑计算长度取总支撑的一半。 基坑开挖到基底后底板、 侧墙、 中板、 顶板浇筑 后可以当成一道刚度很大的支撑 ， 因此 ， 整个施工过 程中围护结构的最大内力和变形主要取决于开挖过
深圳前海交易广场地铁上盖项目振动和固体噪声计算分析
深圳前海交易广场地铁上盖项目振动和固体噪声计算分析深圳前海交易广场地铁上盖项目是一个重要的城市综合体项目，拥有大量商业空间和人流量，必然会带来一定程度的噪声和振动问题。
为了确保项目的可持续发展和降低对周边环境的影响，进行地铁上盖项目的振动和固体噪声计算分析是必要的。
1.振动计算分析振动是由地铁列车行驶过程中的电机和轮轨交互作用产生的。
为了减少地铁列车振动对楼体的影响，需要通过计算分析来确定减振措施的合理性和有效性。
首先，需要对列车运行状态进行详细的模拟，并得到地铁列车在运行过程中产生的振动荷载。
这些振动荷载可以通过测量来获取，并且需要考虑列车类型、速度、轴距和轨距等因素的影响。
然后，可以通过有限元分析软件对地铁上盖建筑结构进行模拟。
模拟过程中需要考虑结构材料的物理性质、几何形状和边界条件等因素。
通过对振动荷载的施加，可以计算得到建筑物结构的振动响应，如位移、速度和加速度等。
最后，通过对振动响应进行评估，可以得到结构的振动响应指标，如振动频率、振动幅值和振动速度等。
根据国家标准和相关规范，可以对这些振动指标进行评价，以确定是否满足设计要求。
固体噪声是由地铁列车运行过程中的机械振动传导到建筑结构和地面产生的。
为了确保地铁上盖项目的噪声水平不超过周围环境的限值，需要进行固体噪声计算分析。
首先，需要通过测量和监测来获取地铁列车产生的噪声源。
这些噪声源包括列车的电机声、轮轨摩擦声和车轮与轨道过渡区的碰撞声等。
然后，可以通过有限元分析软件对建筑结构进行模拟，以确定噪声传导路径和传递特性。
需要考虑建筑结构的材料特性、几何形状和边界条件等因素。
通过施加噪声源的振动力激励，可以计算得到建筑结构和地面上噪声的传导和衰减情况。
最后，通过对建筑结构和地面上噪声传导情况进行评估，可以得到目标区域内的固体噪声水平。
根据国家标准和相关规范，可以对这些噪声水平进行评价，以确定是否满足设计要求。
综上所述，深圳前海交易广场地铁上盖项目的振动和固体噪声计算分析是保证项目可持续发展和减少对周边环境影响的必要措施。
深圳地铁九号线向西村站至文锦站区间盾构下穿建筑物桩基数值分析
深圳地铁九号线向西村站至文锦站区间盾构下穿建筑物桩基数值分析发布时间：2022-04-24T03:39:18.829Z 来源：《中国建设信息化》2022年第1期作者：刘倍1，杨旭光2，艾俊3[导读] 深圳地铁九号线向西村站～文锦站区间的地质条件复杂，并且盾构掘进过程中还要下穿某些建筑物的基础，增加了施工的难度刘倍1，杨旭光2，艾俊3（湖北省工业建筑集团有限公司，湖北武汉 430068）摘要：深圳地铁九号线向西村站～文锦站区间的地质条件复杂，并且盾构掘进过程中还要下穿某些建筑物的基础，增加了施工的难度。
为了确保施工安全，除对桩基采取了加固措施之外，本文对盾构下穿建筑物基础施工过程进行了数值分析，以获得土体、隧道结构及建筑物桩基的变形和受力状态，并分析加固措施的效果，为施工提供一定的依据。
关键词：盾构，桩基，沉降量，施工阶段，应力分布Abstract：Because of the complex geological conditions between Xiangxichun Station and Wenjin Station of Line Nine of Shenzhen Subway and the passing request under some buildings’ foundation during the shield tunneling, the construction difficulty was increased. For the safety of construction, besides the reinforcement measures for the pile foundation, the numerical analysis was done for the construction process of shield tunneling under buildings. As a result, the deformations and stresses of soils, tunnel structures and building’s pile foundation may be obtained to analyze the effects of reinforcement measures.Keywords: Shield, Pile foundation, Settlement, Construction stage, Stress distribution1、工程概况深圳地铁九号线向西村站～文锦站区间线路以叠线形式出向西村站后以半径345m的曲线转东北方向沿春风路行进，下穿长城春风花园，联城变电站后到达文锦站。
地铁车辆吊装结构强度有限元分析
2021年4月（总第414期）·42·研究与交流STUDY AND COMMUNICATIONS第49卷Vol.49第4期No.4铁道技术监督RAILWAY QUALITY CONTROL收稿日期：2020-09-27作者简介：倪强，工程师；赵清龙，工程师；于亨通，工程师；董亮，工程师1概述目前，地铁已经成为现代城市缓解交通压力的主要交通方式之一。
随着城市的经济发展，地铁运营的安全性、可靠性越来越受到人们的关注［1］，对地铁车辆的技术及性能要求也越来越高。
地铁车辆车下吊装结构是地铁车辆部件之一，其联接结构的可靠性直接影响列车运行的安全性和稳定性。
所以，设计人员必须在设计阶段充分考虑如何使产品切实满足强度要求。
根据不同吊装结构的功能需求、结构质量、局部模态合理性，将吊装结构分布在车体底架上，通过安全吊座、高强度螺栓将吊装结构固定在车体底架边梁上，而吊装联接结构的强度和疲劳性能在车辆运行中至关重要，联接螺栓的强度和疲劳性能直接影响车辆的运行安全。
目前，对于螺栓计算而言，有少数基于VDI 2230：2003《螺栓强度校核标准》校核［2］。
通常在计算大部件，如车体时，会简化吊装结构。
通过质量单元、刚性单元模拟吊装结构，吊装结构与车体的联接螺栓通常用梁单元模拟。
这种模拟对于车体计算结果影响较小，要想得到联接螺栓精确的计算结果需要将螺栓实体化，单独建立吊装结构的有限元模型，联接螺栓采用三维实体单元模拟，通过对吊装结构的接触有限元分析［3-4］，得到联接螺栓的精确计算结果。
为研究联接螺栓受力分布情况，通过对某地铁车辆车下油箱吊装结构详细地建立有限元模型，将该部件与其他部件的接触部位建立接触对，实现对不同工况的模拟。
基于接触非线性有限元法，在不地铁车辆吊装结构强度有限元分析倪强，赵清龙，于亨通，董亮（中车长春轨道客车股份有限公司，吉林长春130062）摘要：以某地铁车辆车下吊装结构为研究对象，用实体单元与壳单元相结合的方式，建立有限元模型。
下穿地铁隧道试验段施工过程的有限元分析
下穿地铁隧道试验段施工过程的有限元分析摘要：由于城市地表建筑物的密集分布，在地铁修建过程中，往往需下穿既有建筑物，由此对既有建筑物会造成一定程度的影响。
论文以哈尔滨地铁隧道为例，利用有限元分析软件模拟了隧道的动态开挖过程，并结合现场的监控量测资料，分析了隧道开挖过程中初期支护结构的稳定性，发现在掌子面附近断面应力、位移变化较大，隧道底部位移回弹值较大，洞口附近断面随着掌子面开挖进尺的推进，逐渐趋于稳定，但由于洞内断面测点埋设往往滞后于掌子面，造成量测数据在时间上的滞后现象，这在分析中应引起重视。
关键词：既有建筑物；试验段；初期支护；数值模拟近年来，随着我国许多大城市地铁工程的快速建设，新建地铁隧道下穿既有建筑物及其相互影响研究已成为地下工程研究的重要课题，为此国内外诸多学者对隧道在施工过程中与其相邻建筑物的相互影响做了许多研究，卿伟宸[1]运用同济曙光分析软件对地表建筑物沉降进行模拟分析，探讨了隧道埋深对地表沉降的影响规律以及隧道对地表建筑物沉降的影响范围；汪小敏[2]对软弱围岩隧道施工中的力学性态进行了计算机模拟与分析，发现隧道的支护方式对减少由开挖引起的扰动起着重要作用，采用台阶法开挖时的台阶长度一般在0.5倍洞径左右；杨珺博[3]利用Ansys有限元软件对穿江隧道开挖过程进行了三维动态模拟,分析了隧道拱顶沉降的特点和变化规律，即拱顶沉降随空间位置变化不太显著，隧道上层覆土固结程度越高拱顶沉降越小。
魏纲[4]采用有限元法对邻近建筑物工况下的暗挖隧道施工进行了模拟和分析，指出建筑物的存在会增大隧道开挖引起的地面沉降和衬砌的受力与变形，同时隧道开挖也会使邻近建筑物产生附加应力和变形；何海健[5]研究了地铁施工对邻近桥桩的影响与控制。
文献[6]中,Mroueh和Shahrour研究了城市隧道开挖对桥桩的影响，发现开挖会在邻近基桩中产生较大的内力，内力的分布则取决于桩尖与隧道水平轴线的相对位置以及基桩轴线与隧道中心线的水平距离；Cheng等对隧道-土-桥桩的相互作用进行了三维数值分析,当基桩与隧道中心线的水平距离大于两倍洞径时，隧道施工在基桩中引起的弯矩几乎可以忽略，而当基桩与隧道中心线的水平距离小于一倍洞径时，基桩中引起的弯矩会超过容许弯矩。
城市地铁车车体强度有限元分析及模态分析
城市地铁车车体强度有限元分析及模态分析随着我国城市化的发展，城市轨道交通的地位变得越来越重，具有高效、快捷、舒适、客运量大等优点的地铁已经成为城市轨道交通中最常见的一种。
然而，任何事物都是一把双刃剑，地铁为人们提供了方便，但一旦发生安全事故，其后果是无法想象的。
历史上有很多次地铁安全事故都源于车体强度问题和振动问题。
因而，对新设计的车体结构进行强度校核和模态分析具有显著的社会意义和经济意义。
地铁是城市轨道交通的一种，一般由车体、转向架、制动装置、风源系统、电气传动控制、辅助电源、通风、采暖与空调、内部装修及装备、车辆连接装置、受流装置、照明、自动监控系统等组成。
地铁车型往往被分为A、B、C三种型号，三种车型的主要区分是车体宽度，A型地铁列车：长22.8米，宽3米；B型地铁列车：长19米，宽2.8米；C型地铁列车：长19米，宽2.6米。
一般A型、B型车最常见，C型车一般比较少见，因其运输能力有限，在交通比较拥挤的城市无法容纳高峰客流。
本文的目的是在现有几何模型的基础上建立该地铁车车体的有限元模型并对车体进行强度分析和模态分析，了解在工况下车体的变形及应力情况，为检验设计是否符合标准提供依据。
通过模态分析可以了解车体部件的固有频率以确定出车体振动频率的危险频率段，从而可以确定车体在什么样的载荷下工作不会发生共振。
标签：地铁；车体强度；有限元分析1 引言本课题拟根据某城市地铁车车体的实际几何结构，在HyperMesh软件环境下建立与几何结构相符的中面模型，并在中面模型上进行网格划分，建立完整的有限元模型，然后根据相应的技术规范中的要求，在ANSYS软件中进行强度分析和模态分析计算。
结果显示，车体在相应静强度工况下应力分布较合理，最大应力不超过材料屈服极限，满足设计要求；模态分析得到车体一阶垂向振动频率为13.5575Hz，一阶扭振频率为18.1975Hz。
所得计算结果可以为工程设计人员提供理论指导。
2 计算模型本课题研究的某城市地铁车体是钢铝混合结构：车顶、侧墙、底架、端墙采用以型材为主要结构形式的铝合金材料，牵引梁、缓冲梁、枕梁采用高强度钢结构，钢结构与铝合金结构间通过铆钉相连。
(整理)地铁车站ANSYS数值分析课程设计.
地铁车站数值分析课程设计1设计说明本地铁车站为地下二层侧式车站，考虑车辆限界及建筑设计要求，车站主体断面采用单柱双跨箱形框架结构。
顶底板均采用厚板结构，柱网结合建筑布局条件设置。
本车站结构计算选取标准组合，用来计算承载能力极限状态和验算正常使用极限状态。
结构分析主要为车站横断面受力计算。
其中横断面计算由于结构和围岩地质的复杂性，借鉴三维分析的应力分布规律，认为选取中间标准断面和两端典型断面两个断面作为控制断面进行计算是合理的，围岩均以最不利处计算。
纵梁的计算按多跨连续梁计算。
本次计算采用“荷载-结构”模式，借助于美国ANSYS公司编制的大型有限元结构计算程序ANSYS10.0进行计算分析。
荷载严格按《建筑结构荷载规范GB50009-2001》及人防通用图计算；结构形式和尺寸以相关施工图为准。
具体计算结果,以图示的形式形象地表示所需要的相关信息。
2 标准截面内力计算2.1标准截面尺寸拟定主要结构尺寸的拟定是在满足建筑限界和建筑设计的基础上，考虑施工误差、测量误差、结构变形、沉陷等因素，根据工程地质条件、水文地质资料、车站埋深、结构类型和施工方法等条件经过计算确定。
基本拟定原则为：1．结构主要尺寸的拟定应根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求，对构件分别进行承载力的计算和稳定、变形及裂缝宽度验算；2．结构构件的设计按承载力极限状态及正常使用极限状态分别进行荷载效应组合，并取各自最不利组合进行结构构件的设计；3．主体结构的安全等级为一级，构件的重要性系数取为1.1；4．结构尺寸的拟定应考虑基坑支护结构的作用。
图1 标准截面尺寸图2.2主要设计标准1．主体结构安全等级为一级；2．结构抗震设防分类为乙级，地震按7度抗震设防，地下结构抗震等级为三级；3．地铁的地下工程及出入口、风道与风亭均按一级耐火等级设计；4．人防等级按5级设防；5．内衬混凝土裂缝控制标准：迎土面地表附近干湿交替环境≤0.2mm，其余部位≤0.3mm；6．环境类别：二类A。
某地铁车站底板结构设计有限元分析
某地铁车站底板结构设计有限元分析0 引言地铁站通常位于城市主干道范围内，车站周边环境复杂，道路下管线众多。
车站埋深一般大于3.0 m，加上车站高度，两层站埋深约20.0 m，3层站埋深约26.0 m。
因此，地铁底板结构承受了较大水土压力，特别是两跨3层地下车站，由于跨度大，埋设深，底板和底纵梁计算弯矩大，按裂缝控制配筋很难通过。
常用的措施有：⑴增加底板厚度及底纵梁高度。
⑵沿车站纵向增设抗拔桩。
增加底板厚度和底纵梁高度虽然能解决配筋难题，但是增加底板厚度和底纵梁高度，会增加车站基坑深度，基坑深度增加不仅加大基坑施工风险，而且会延长施工工期和增加车站造价；另一种方案沿车站纵向增设抗拔桩，抗拔桩不仅可以减小底板跨度，改善底板受力性能，而且可以参与车站整体抗浮。
但是抗拔桩设置的合理位置、抗拔桩处是否设置底纵梁等对施工和造价有直接影响。
本文通过对两跨3层地下车站建立有限元模型，对底板设置抗拔桩与否、设置合理位置和抗拔桩处是否设置底纵梁等进行分析，对于保证地铁设计和建设的安全性、工期及经济性具有参考意义。
1 工程背景深圳轨道交通10号线工程的中间站某车站，位于红荔西路与彩田路交叉口，彩田路道路下，呈彩田路南北走向布置，车站为地下3层侧式站台车站。
车站采用明挖顺做法施工。
车站采用现浇钢筋混凝土框架结构，顶、中、底板与中柱、内衬墙形成一闭合框架。
顶、中、底板设计为梁板体系，车站内衬墙与围护结构间设置柔性防水层，采用复合式结构。
基坑深度标准段约26 m，基坑底位于微风化花岗岩层中，基坑开挖范围内土层物理力学参数见表1。
表1 岩土物理力学参数Table 1 Physical and Mechanical Parameters of Rock and Soil岩土分层天然密度g·cm-3基坑底以上平均厚度m水平基床系数MPa·m-1竖直基床系数MPa·m-1静止土压力系数填土 1.82 5.75 -- -- 0.61粉质粘土 1.8 2.28 20 18 0.54中砂 1.96 1.65 22 14 0.39砂质粘性土 1.84 6 40 30 0.43全风化花岗岩 1.94 2.41 36 45 0.39强风化花岗岩1.94 5.26 135 160 0.33微风化花岗岩2.5 3.21 1000 1100 0.18加权平均值 1.95 9.48 -- -- 0.422 二维模型计算地铁车站一般为长通道结构，由于横向尺寸远小于纵向尺寸，因此一般简化为平面问题计算。
地铁车站结构的受力特性有限元分析
地铁车站结构的受力特性有限元分析摘要：地铁车站的结构设计一般采用计算模型对地铁施工进行设计，对地铁车站结构中的空间受力进行分析。
本文结合某工程实例，对地铁车站结构的受力特性进行分析，选取结构空间实际受力计算，对地铁车站结构的受力特性进行模拟，控制准永久组合与基本组合对于地铁车站结构的受力设计，计算地铁车站在风道接口位置的优化结构，保障地铁车站结构的受力安全。
关键词：地铁车站结构；受力特性；有限元分析地铁车站结构设计一般采用平面框架来进行模型计算。
将地铁车站的标准段与长宽比为定值，通过单向板导荷的方式对地铁结构的实际受力情况进行计算，对区域结构的构建内力计算偏大，不能对地铁的实际受力情况进行准确的反应，在经济计算中不合理[1]。
在地铁车站的扩大端区域的受力分布情况未能充分考虑，导致车站内力的计算值比实际偏小，地铁车站在结构的分布中不合理，不能保障地铁车站的可靠性与合理性。
对地铁车站结构的受力特性进行有限元分析，利用有限元分析软件创建模型，并进行计算，保障地铁车站结构受力平衡。
1.地铁车站结构的受力特性与计算模型1.1地铁车站结构的受力特性地铁车站结构的受力特性主要是地铁车站的结构与结构构件及土体之间的共同作用下的一个空间结构体系，其荷载的种类较多，边界条件复杂。
其中车站结构的水平荷载作用是根据车站结构的顶点与底板平面的刚度平衡，顶板的承受竖向和在理是通过侧墙或纵梁传递到柱与底板[2]。
车站结构主要是由上部钢结构站台与混凝土的主体结构所构成，由于地铁车站结构主要为地下明挖浅埋结构，其岩土体的荷载力比较明确，但是车站结构与土体之间的共同作用较差，所以采用荷载的结构模型进行地铁车站结构的模型设计。
1.2地铁车站结构的计算模型地铁车站结构的计算模型主要是根据车站结构的边界条件与车站的主体结构与围护结构来进行有限元模型设计。
其中地铁车站结构的边界条件主要是根据岩土层的弹性地基刚度来进行设计，通过空间三维分析软件与有限元软件进行共同设计计算，边界条件的弹性支撑设为X轴，Y轴，Z轴的三维空间，根据这三个方向的刚度条件在地铁车站结构的边界处增加柱长，一般弹性支撑的梁单元进行同等间距的设计，将土体的弹性约束进行模拟设计，将X轴方向与Y轴方向的平动与转动刚度根据等效原则进行设计，并且根据地基反力系数与节点的乘积得到有效面积[3]。
一个地铁车站工程的计算例子
1计算荷载、计算模型及计算内容计算荷载1.结构自重：按结构的实际重量计，钢筋混凝土容重取25kN/m3，装修层容重取22kN/m3；在进行荷载基本组合时作为恒荷载考虑；2.顶板覆土荷载：覆土厚度按实计算，根据路面标高情况分3.8m和3.5m两种厚度，容重取20kN/m3，在进行荷载基本组合时作为恒荷载考虑；3.顶板地面超载20kN/m，盾构吊出段30kN/m；在进行荷载基本组合时作为活荷载考虑并考虑超载引起的附加土压力；4.公共区活载标准值按4kPa计，楼梯活载标准值按4kPa计，设备区恒载按8kPa计；5.侧向水压力具体的计算方法及数值见各个断面的计算简图；在进行荷载基本组合时作为恒荷载考虑；6.侧向土压力作用在地下连续墙上，具体的计算方法及数值见各个断面的计算简图；在进行荷载基本组合时作为恒荷载考虑；7.底板水压力荷载，具体的计算方法及数值见各个断面的计算简图；在进行荷载基本组合时作为恒荷载考虑；由于底板上的其他行人荷载对底板受力有利，同时这些荷载不起主要作用，因此不予考虑。
8.人防荷载及地震荷载：按规范要求取。
根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）、《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）、《轨道交通工程人民防空设计规范》（RFJ02-2009）和《地下铁道设计规范》（GB 50157-2003）的规定，按结构在施工阶段和使用阶段可能出现的最不利情况进行荷载组合。
各种荷载组合及分项系数见下表。
注：括号内数值为抗浮工况在对主体结构进行承载力验算时，采用基本组合结果进行验算；对结构进行裂缝验算时，采用准永久组合进行验算。
计算模型本计算书采用通用空间有限元分析软件MIDAS进行计算分析。
1.沿车站纵向取一米，按平面框架结构进行计算，荷载作用于框架构件轴线；2.考虑围护结构与主体结构的共同作用，两者之间用只承受压力的连杆相连，当连杆受拉则自动失效；3.按实际情况考虑施工阶段与正常使用阶段两种工况。
关于深圳城市地下街隧道暗挖施工变形有限元分析的探究28
关于深圳城市地下街隧道暗挖施工变形有限元分析的探究摘要：本文主要以深圳丰盛町这一区域内的地下街道的暗挖工程为施工案例，利用了变形有限元分析的方法建立模型，并实现了对该处暗挖施工工程进行了三维数值模拟工作。
本文首先阐述了工程施工的基本内容，并利用建立有限元模型分析了工程施工的相关参数，为提高地下街隧道的暗挖施工质量提供参考。
关键词：城市地下街；隧道暗挖；有限元分析一、工程主要施工内容地下街隧道的暗挖施工需要考虑施工过程中对周围土体造成的变形影响以及正确的判断工程支护结构的形状。
对深圳阳光街的地下隧道暗挖工程需要建立有限元模型来模拟工程施工的全过程，进而判断施工过程中对周围土体的沉降情况、地下街顶板的下沉情况以及当底板隆起之后会对隧道暗挖造成的影响。
阳光街地下暗挖工程位于深南大道处，且距离地铁站以及招商银行大厦较近。
该区域的暗挖隧道呈由北向南的形状，并且贯穿于深南大道的地下通道。
具相关数据显示，地下街隧道的高度为7.1m，并且隧道跨度为13.7m。
其施工位置有大量的地下管线，并且该隧道的底部与地铁区间内隧道顶部的距离为33cm。
二、建立有限元分析模型结合实际的勘探数据，将施工区域内的地层分布情况及详细参数进行了总结，如表1 所示。
为了确保施工的顺利进行需要加固周围的围岩，因此施工人员可以利用大管棚以及小导管注浆的方式，并控制加固圈的厚度为0.5-1.5m之间[1]。
值得注意的是，在应用此种方法加固围岩时，需要将大管棚的厚度控制在1.5m左右。
三、分析有限元模型计算结果（一）地层出现位移情况如图3所示，在断面x=-6.5的情况下，在施工过程中会出现地面与地下街顶板共同沉降的问题，此外可以得知当地下街开始进行暗挖工程时以及拆除临时支护时会造成地面以及地下街顶板沉降的问题，并且其沉降的程度较大[2]。
当开始进行暗挖工程时会造成大约占总位移40%的位移，而拆除临时支护时会出现占总位移30%的位移情况。
此外地下街隧道的暗挖会造成地铁隧道拱起的现象，其隆起量已经到达了隆起的最大程度。
3.5地铁结构设计与计算(2)
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8
概述
□开挖模拟
含义与Байду номын сангаас型
有限元法
◇周边上各点的初始应力“解除”——“等效释放荷载”。
◇“等效释放荷载”——“荷载释放系数”。
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FEM 有限元法
finite element method
DEM 离散元法
discrete element method
FDM 有限差分法
finite difference method
UEM 无界元法
unbounded element method
BEM 边界元法
boundary element method
□计算范围
◇在五倍洞径范围之外将小于1％，三倍洞径之外约小于5 ％。（各方向均不小于3～5倍洞径。）
◇对非圆形洞室或各向异性岩体材料中开挖的洞室，计算 范围应适当扩大 。
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概述
含义与类型
有限元法
□单元离散
◇单元划分的疏密，大小和 形状都会影响计算精度。
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概述
含义与类型
有限元法
□稳定性分析 ◇超载系数法 将外荷载乘以系数值，并逐渐增大值进行反复计算，直到计算不能收敛为止。
◇材料安全储备法（强度折减法） 将材料的主要强度特征值，如乘以K值，逐渐降低值并反复计算到围岩失稳为止。
◇经验类比法 将计算所得洞壁变形值或塑性区范围与允许位移值或塑性区大小进行比较。
深圳地铁岗厦北站主体结构空间受力分析
２ 岗厦 北 站 概 况
２ ． １ 工 程 概 况
地 位 。地铁 车站 作 为 地 铁 系 统 中重 要 的组 成 部 分 ， 占地铁 系统 总造 价 的很 大 一 部 分 比重 。 因此 ， 地 铁 车 站结 构设 计 的合 理 与 否 ， 都 会 直 接 影 响 到地 铁 系
统 的经 济效 益 和社会 效益 。 现 行 的地 铁 车 站 结构 设 计 中 ， 考 虑 到 车 站纵 向 刚 度无穷 大 ， 大 多采 用 支 承 在 弹性 地 基 上 的平 面 简 化模 型进 行 结构 内力 分析 。平 面 简化方 法 虽使计 算 过程 得 到很 大 的简化 ， 但它 人 为地将 车站 各 层板 、 纵
１ ５ ６ ． ８ ／ ２ ５ ２ ６ ２ ７
１ ０ ３ ． ４ ／ ２ ０ ２ ３ ２ ４
／ ８ ２ Ｏ ３ ２ ５ ４ ８ ０
／ １ ２ ２ ０ ３ ２ ５ ４ ８ Ｏ
收 稿 日期 ：２ ０ １ ３ － ０ ７ — ２ ５
第 ２ ８ 卷６ 第 ３期 ２ ０ １ ４ 年 月
Ｖ ｏ ＿ ｌ ＿ ２ ８ Ｎｏ ． ３
Ｊ ｕ ｎ ． ２ 体 结 构 空 间 受 力 分 析
黎 钜 宏
（ 广 东 省 重 工 建 筑 设 计 院有 限公 司 ，广 州 ５ １ ０ ０ ３ ４ ）
摘 要 ： 针 对 目前 地 铁 车 站 结 构 设 计 中平 面 简 化 方 法 的 局 限 性 ， 以 深圳 地铁 岗 厦 北 站 为 例 ， 利 用 ＡＮＳ Ｙ Ｓ １ ３ ． ０建 立
车站标准段 主体结构空间有限元模型 ， 对 车 站 主 体 结 构 在 施 工 阶段 和正 常使 用 阶 段 下 的受 力 特 性 进 行 分 析 。计 算 结果表 明： 车站各层板承受双 向正弯矩 ； 侧 墙 单 向受 力 明显 ； 空 间计 算 模 型能 避 免 平 面 简 化 模 型 对 车 站 各 结 构 构 件
盐田站基坑开挖有限元数值计算分析
盐田站基坑开挖有限元数值计算分析摘要：以广东省深圳市城市轨道交通工程8号线一期主体工程8132标盐田站施工为工程背景，建立有限元计算模型，探讨深基坑开挖所引起的土体位移以及混凝土支撑轴力的变化，为今后地铁工程中深基坑的开挖提供参考。
关键词：深基坑；Plaxis；有限元；数值模拟引言随着城市地下空间的不断建设与发展，产生了大量的基坑工程，由于开挖基坑的宽度以及深度不断增大，因此如何有效地对基坑结构体系进行分析、设计和验算，成为了人们所关注的热点问题。
本文利用Plaxis有限元软件，采用平面有限元模型，对深圳市地铁8号线8132标盐田站，建立了基坑工程开挖有限元模型，并利用软件模拟开挖基坑的全过程，分析其对土体所产生的影响以及混凝土支撑轴力的变化。
一、工程概况车站主体结构基坑长为336m，标准段宽为43.78m，深为20.5m。
车站主体范围内管线较多，车站离建筑物较近，盐田路为双向六车道，利用道路一侧的绿化带和人行道及顶板盖板进行交通疏解。
车站项目平面简图见图1-1。
图1 项目平面简图二、地质条件2.1工程地质条件盐田车站位于盐田路东西向布置，为8号线一期与规划8号线二期的换乘站，采用同站台换乘深圳市城市轨道交通8号线工程盐田站位于深圳市盐田区盐田路与东海道交口附近，车站沿盐田路东西向布置。
原始地貌为冲洪积平原，地形平坦。
线路通过区域多为道路，地表建筑物较多。
地面高程一般为8.88～13.64m。
道路两侧存在密集的电力、电信、雨水、给水、污水、燃气、路灯等地下管线管道，地下管线管道的走向基本与道路平行，局部斜交。
2.2水文地质条件（1）地表水拟建盐田车站及折返线场地北东侧为盐田河，该河宽度13.0m～23.0m，流向为北西－东南汇入盐田港湾，该河流属雨源性河流，并有涨退潮现象，涨～落潮水位相差约1～2m，径流量随降水量的多少而变化。
该河流多已变成排污流，河水已经严重污染。
（2）地下水根据其赋存介质的类型，场地地下水主要有二种类型：一是第四系地层中的上层滞水和松散岩类孔隙潜水，上层滞水赋存于第四系人工填土（填石）层中，孔隙潜水主要赋存于冲洪积砂土、卵石层中，因受上下相对隔水层的阻隔，略具承压性；另一类为基岩裂隙（构造裂隙）水，主要赋存于强、中等风化带中，具有微承压性。
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深圳地铁一期工程
益田—香密湖区间段盾构隧道联络通道开挖施工有限元分析
计算书
上海市隧道工程轨道交通设计研究院
2001年5月28日
一总说明
应驻地经理要求，对深圳地铁一期工程益田—香密湖区间段盾构隧道联络通道开挖施工进行有限元模拟计算，计算所用资料依据《深圳地铁一期工程详勘益田—香密湖工程地质勘察报告》和施工图。
采用二维有限元施工模拟分析程序。
二结构尺寸
根据施工图，地面标高+6.20m，隧道中心线标高-10.66m，埋深16.86m。
隧道直径为3000mm, 衬砌外径3000mm, 内径2700mm, 砼管片厚度300mm，钢板衬砌厚度30 mm，结构尺寸如图1所
图2 计算区域及有限元网格
边界条件为：底部边界为水平向约束，左右两侧为垂直方向约束，顶部为自由边界。
计算隧道开挖引起的应力和位移变化情况。
三土层地质状况
计算区域涉及土层Q4ml， Q4al，Q4el，r53等，从上至下依次为：
(1)素填土(Q4ml)：0—11m, 计算中取4m.
(2)粘土(Q4al)：局部出露，0—3m，计算中取1m。
(3)粉质粘土(Q4al)：局部出露，0—2.7m，计算中取1m。
(4)砾砂、中砂(Q4al)：局部出露，0—6m，计算中取2m。
(5)砾质粘土(Q4el)：稳定，5—24.6m，计算中取16m。
(6)风化花岗岩(r53)：稳定，出露厚度大于4.4m。
四土层和材料力学参数
根据地质勘察报告并作适当调整，得到各土层力学参数如表1：
表1 土性参数
结构材料性质取值如表2：
表2 结构力学性质
五施工过程的模拟
考虑三种施工阶段(工况)：
(1)盾构推过后，内部衬砌安装完成，还没有拆除通道处钢板,尚未支撑；
(2)内部衬砌安装完成，拆除通道处钢板，并设置支撑；
(3)通道施工完成，并拆除支撑后的永久工况。
六计算结果
(一) 工况一：盾构推过后，内部衬砌安装完成，还没有拆除通道处钢板,尚未支撑
图3 位移
(D xmax=-1.205mm, D zmax=-7.488mm)
图4 主应力σ1(单位：kPa)
图5 主应力σ2(单位：kPa)
图6 最大剪应力τmax(单位：kPa)
图7 衬砌弯矩和剪力(单位：kN.m和kN)
图8 衬砌轴力(单位：kN)
(二) 工况二：在开洞处拆除钢板并设置支撑后：
图9 位移(D xmax=3.724mm, D zmax=9.684mm)
图10 主应力σ1(单位：kPa)
图11 主应力σ2(单位：kPa)
图12 最大剪应力τmax(单位：kPa)
图13 衬砌弯矩和剪力(单位：kN.m 和kN)
图14 衬砌轴力和支撑轴力(单位：kN)
(三) 工况三：通道施工完成，并拆除支撑后
图15 位移(D xmax=1.813mm, D zmax=9.677mm)
图16 主应力σ1(单位：kPa)
图17 主应力σ2(单位：kPa)
图18 最大剪应力τmax(单位：kPa)
图19 衬砌弯矩和剪力(单位：kN.m和kN)
图20 衬砌轴力(单位：kN)
七结果分析
从以上各施工阶段的模拟计算可知，土体位移在工况二，即拆除钢板后为最大，且主要表现为垂直方向的变形，由于支撑及时，位移并不很大，最大值为D xmax=3.724mm，Dzmax=9.684mm，土体应力和结构内力的最大值也出现在工况二，由于支撑的作用阻止了土体和结构的变形，故在隧道周边形成应力集中(见图10-12)。
因为变形以垂直方向为主，水平方向的支撑不起作用，计算中采用施工方传真回来的支撑方案，但计算结果表明，衬砌的弯矩偏大，无法配筋，所以，在原方案基础上另设两根垂直方向的支撑( 如图14所示)，共有5根钢支撑，最大支撑轴力为37.242吨。
最大弯矩为16.8吨.m,最大轴力76.64吨。
工况三，联络通道施工完成后，由于通道内永久支撑的存在，隧道内临时支撑已不起作用，所以在拆除后并未引起大的变形，相反，由于土体的开挖卸荷，隧道周边的位移和应力均的不同程度的回复。
此时最大位移为D xmax=1.813mm,D zmax=9.677mm，最大弯矩为16.5吨.m,最大轴力76.68吨。