缩短路基桩板结构数值模拟的设计周期QC成果报告.doc

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2014年度优秀质量管理小组申报材料课题名称：缩短路基桩板结构数值模拟的设计周期小组名称：成都地铁路基桩板结构QC小组活动时间：2011年9月－2013年6月中铁第五勘察设计院集团有限公司二〇一四年五月目录一、工程概况 1 二、小组概况 2 三、选题理由 3 四、现状调查 4 五、设定目标 7 六、原因分析 8 七、要因确定 9 八、制定对策 22 九、实施对策 23 十、效果检查 36 十一、巩固措施 39 十二、总结及今后打算 40 一、工程概况本工程位于成都地铁2号线一期工程正线终点与二期工程林家大堰站间路基区间部分（图1）。路基段右正线里程YDK44+350.00～YDK45+212.60，线路长862.60m；左正线里程ZDK44+400.00～ZDK45+207.606，线路长807.606m。图1 成都地铁2号线二期工程经干院站～林家大堰站区间地理位置示意图如图2右正线YDK44+350～+696、左正线ZDK44+400～+696与既有一期工程出入段线并行，右正线YDK44+696～+770上跨既有一期工程出入段线。一期工程终点段为出入段线，由独立墩柱式桩板结构、U型槽结构、明挖段围护结构及隧道结构等不同类型结构构成，且地层较差，导致二期工程起始区间段路基工程设计条件复杂困难。为实现2号线二期工程软弱段路基在与既有结构物良好衔接前提下的纵横向稳定性、刚度均匀性、耐久性和减振性，控制路基的不均匀沉降、工后沉降等问题，采用桩板结构路基是比较可靠的选择。为满足现场施工图纸需求，在保证桩板结构路基设计质量的前提下提高出图速度显得尤为重要。图2 成都地铁2号线二期东延线起始区间平面示意图二、小组概况 1. 小组简介成都地铁路基桩板结构QC小组成立于2011年4月，主要为提高成都地铁2号线二期东延线困难条件下与既有结构物衔接的桩板结构路基设计效率，而进行的小组活动。小组自成立以后，小组各成员在QC小组活动中，能相互启发、深入思考、共同提高；该小组的成立和活动，对激发各小组成员的工作积极性、创造性，提高技术水平，控制工程质量起到了重要作用。QC小组成员情况见表1。表1 QC小组成员情况表小组名称成都地铁路基桩板结构QC小组注册时间 2011年4月 QC小组编号 QC-2013-34 小组人数 12人活动次数 12次课题编号 KT-2013-34 QC教育人均60小时小组类型攻关型活动日期 2011年9月～2013年6月成果日期 2013年7月活动出勤率 90％序号姓名年龄性别组内职务技术职称文化程度小组分工 1 时洪斌 33 男组长高级工程师博士研究生方案策划 2 张成钢 53 男技术顾问教授级高工大学本科技术指导 3 邓文庆 48 女技术顾问高级工程师大学本科技术指导 4 黄微 30 女组员工程师大学本科方案实施 5 刘婷 33 女组员工程师大学本科方案实施 6 张贵财 31 男组员工程师大学本科方案实施 7 唐沛 43 男技术顾问教授级高工大学本科技术指导 8 丁新红 47 男技术顾问高级工程师大学本科技术指导 9 莫万远 35 男组员高级工程师大学本科协作实施 10 冷长明 33 男组员工程师大学本科协作实施 11 董艳辉 35 女组员高级工程师硕士研究生协作实施 12 张文博 27 男组员工程师大学本科协作实施制表：时洪斌日期：2011年4月5日 2. 活动时间（2011.9～2013.6）活动项目活动时间（2011.9～2013.6） 2011年 2012年 2013年 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3-4月 5-6月 7-8月 9-10月 11-12月 1-2月 3-4月 5-6月 P 选择课题现状调查设定目标原因分析要因确认制定对策 D 对策实施 C 效果检查 A 巩固措施总结及今后打算图例：计划进度实际进度图3 QC小组活动甘特图制图：刘婷日期：2013年6月30日三、选题理由分院专业建设要求现场施工图纸需求设计条件复杂困难设计过程复杂、出图流程较多掌握路基桩板结构的设计方法，应对软弱、湿陷、岩溶及过渡段路基的设计；在保证设计质量的前提下，提高设计效率，保证现场施工供图时间。地铁施工一般工程复杂、工期短，路基部分又需要有沉降观测期，导致路基施工工期紧张，施工对设计供图周期要求较高。业主要求120天内出施工图。成都地铁2号线一期工程终点段为出入段线，由独立墩柱式桩板结构、U型槽结构、明挖段围护结构及地下隧道结构等不同类型结构构成，导致二期工程起始区间段路基工程设计条件复杂困难，设计周期较长。路基桩板结构设计过程涉及建模、受力分析、结构检算、配筋、出图、院内复核、审核、审定、总体院会签、监理院咨询和强审等过程。其中数值分析过程缓慢，成为拖延出图时间的主要原因。选定课题图4 选题理由评价图制图：时洪斌日期： 2011年9月10日四、现状调查 1.桩板结构是一种新型轨下基础结构，兼有桩基工程与梁板结构的优点，具有能有效控制基础沉降、加快施工进度等优势，目前已在国内外得到了一定的工程应用，但没有对应的详细专项设计规范。目前的桩板结构设计主要依据桥梁设计的相关规范及《铁路工程地基处理规范》进行。 2.桩板结构路基不同与一般土质路基，对专业接口要求较高，互提资料直接影响桩基和承载板的设计。而相关专业的接口资料又需要较长的确认时间，涉及地质、线路、轨道、桥涵、限界、接触网、通信等专业。 3.进行桩板结构设计时对结构的数值模拟不确定因素较多，既无经验参考也无成熟专项数值模拟软件可用，导致数值模拟时间较长。配筋检算、CAD制图等后续设计程序及内外审流程也会占用较多的设计时间，影响设计周期。 4.2011年4月1日路基桩板结构开始进行初步设计，初步设计实际用时150天完成，虽然滞后了计划周期，但最终按业主要求周期完成了设计任务。下一阶段施工图设计由于工期较紧业主要求周期确定为120天。从图5所示初步设计和施工图设计周期对比图可以看出，施工图实际设计周期要控制在120天内才能完成设计任务。图5 初步设计和施工图设计周期对比图制图：张贵财日期：2011年9月16日初步设计各设计环节周期统计如表2所示。表2 桩板结构初步设计周期统计表序号检查项目计划周期 (天) 实际周期（天）滞后时间（天） 1 资料互提 15 17 2 2 数值模拟 30 65 35 3 配筋检算 10 17 7 4 CAD制图 8 12 4 5 院内审核 7 9 2 6 院外审查 30 30 0 　合计 100 150　 50 业主要求 160 制表：张贵财日期： 2011 年 9 月 16 日根据统计表画出饼图见图6，可以看出数值模拟占据了总设计周期的43.3%。依据业主对下一阶段施工图设计120天的要求，原150天的设计周期会滞后30天，严重影响现场施工供图需求，完不成设计任务，必须缩短桩板结构设计周期。图6 桩板结构初步设计周期饼图制图：张贵财日期：2011年9月17日 5.QC小组再对桩板结构各设计环节滞后时间进行统计分析，得到影响因素调查统计表（表3）。表3 影响桩板结构设计周期因素的调查统计表序号检查项目频数（天）频率（%）累计频率（%） 1 数值模拟 35 70% 70% 2 配筋检算 7 14% 84% 3 CAD制图 4 8% 92% 4 资料互提 2 4% 96% 5 院内审核 2 4% 100% 合计 50 制表：张贵财日期： 2011 年 9 月 20 日根据统计表画出排列图见图7，可以看出总滞后时间的70%是数值模拟阶段产生的，所以缩短桩板结构设计周期的关键在于缩短数值模拟阶段的设计周期。图7 影响桩板结构设计周期因素的调查统计排列图制图：张贵财日期：2011年9月22日五、设定目标 1.目标设定依据现状调查可以看出：不论桩板结构实际设计过程中的各阶段周期调查统计，还影响桩板结构设计周期因素的调查统计，都反映出在QC小组可控的范围内数值模拟阶段是影响设计周期的症结所在。在其他阶段周期水平保持不变的情况下，如图8所示，如果数值模拟阶段能够缩短30天就能满足桩板结构总的设计周期控制在120天，满足业主要求。所以设定目标为：桩板结构路基设计数值模拟阶段周期缩短30天。图8 数值模拟周期目标设定柱状图制图：时洪斌日期：2011.10.15 2.目标设定依据（1）路基桩板结构的设计得到了各级领导、院总工、集团总工的高度重视，各项技术条件可以得到最大的满足。设计过程中准备邀请院内外桥梁、路基专家参与指导及咨询工作，为桩板结构的选型设计及结构检算提供坚实的技术保障。（2）依据既有的桥梁、桩基及混凝土结构设计规范，借助有限元分析软件可以建立合理的桩板结构模型进行多工况分析计算。（3）桩板结构数值模拟周期与人员、软件、数据、计算方法、技术支持等各方面相关，通过对各环节的优化，加上初步设计的经验积累，在现有65工天的基础上缩短到35天，达到周期缩短30天的目标是可以实现的。综上所述, 成都地铁路基桩板结构QC小组能达到预期目的。六、原因分析针对影响桩板结构数值模拟周期的因素，小组采用头脑风暴法进行了多次讨论，广泛收集设计人员、设计专册、各级工程技术专家的意见，集思广益、畅所欲言、相互启发、相互补充。同时对资料进行整理分析，绘制了因果图（图9），利用因果图从人、机、料、法、环五个方面进行原因分析，并找出末端因素14个。图9 影响桩板结构数值模拟周期因素分析因果图制图：时洪斌日期：2011年11月15日七、要因确定根据“因果图”分析的末端因素，运用要因验证计划表，针对末端因素逐一确定验证标准及制定验证方法，进行要因确认。要因确定见表4。表4 要因验证计划表要因验证计划表序号末端因素验证方法验证标准负责人验证时间 1 缺少软件培训调查分析所有设计人员熟练掌握数值模拟软件，考核结果优秀率≥80%。时洪斌 2011.11.16 2 无技术要求书调查分析数值模拟前有详细的结构设计技术要求。时洪斌 2011.11.20 3 无现场施工概念现场验证设计人员对模型有空间概念，并知晓施工完后的结构形态。时洪斌 2011.11.25 4 模拟软件不当现场测试软件应能全面分析结构的主要受力状态，并能进行不同工况受力分析，前后处理方便，且计算速度较快。软件综合评分＞15分。黄微 2011.11.30 5 电脑配置低现场测试满足计算和图形显示要求。黄微 2011.11.18 6 无对应模拟软件数据接口现场测试数据处理软件和数值模拟软件有接口，可以直接读取。张贵财 2011.12.15 7 地勘资料不详尽调查分析满足结构细部设计要求，参数可靠详尽。设计质量评定90分以上。张贵财 2011.12.9 8 线路平纵资料表达不清晰调查分析平纵断面能够清晰标示结构所处线路位置、线间距及轨道标高。刘婷 2011.12.20 9 限界资料不完整调查分析满足《地铁限界标准》规范要求，能够清晰标示结构物周边已有或已规划的结构物的限界条件。刘婷 2011.12.22 10 规范标准参考不当调查分析规范标准适用桩板结构设计。刘婷 2011.12.10 11 设计方法不当现场测试设计方法适用桩板结构设计。与《铁路工程地基处理技术规程》要求一致。冷长明 2011.11.20 12 参数选取方法不当现场测试参数选取应涵盖多种组合工况，对结构形式进行比选，对具体几何参数进行优化，技术经济指标综合评分>8分。冷长明 2011.12.12 13 缺少咨询条件调查分析在数值模拟遇到困难时能够得到有利的咨询。项目例会能达到每月1次。莫万远 2011.12.25 14 与外院技术交流欠缺调查分析与其他有相似设计的设计院人员保持联系，及时交流设计中遇到的问题。每月例会不少于1次。莫万远 2011.12.18 制表：时洪斌制表日期：2011.11.16 末端因素1：缺少软件培训序号末端因素确认方法确认标准负责人确认时间 1 缺少软件培训调查分析所有设计人员应该熟练掌握数值模拟软件，考核结果优秀率≥80%。时洪斌 2011.11.16 确认过程：初步设计后对8名设计人员进行数值软件主要功能掌握程度测试，统计分析测试结果如下表：表5 设计人员培训考核表姓名时洪斌黄微刘婷张贵财莫万远冷长明董艳辉张文博得分 92 65 68 73 85 80 90 88 考核结果优秀及格及格良好良好良好优秀良好优秀率 25% 注：不及格（＜60），及格（60~69分），良好（70~89分），优秀（90~100分）制表：时洪斌制表日期：2011.11.16 确认结论：经确认考核结果优秀率25%，达不到确认标准80%，因此是要因。末端因素2：无技术要求书序号末端因素确认方法确认标准负责人确认时间 2 无技术要求书调查分析数值模拟前有详细的结构设计技术要求。时洪斌 2011.11.20 确认过程：经过调查分析，数值模拟前有详细的结构设计技术要求。如下：成都地铁路基桩板结构应满足一期独立墩柱式桩板结构、U型槽结构、明挖段围护结构及地下隧道结构等不同类型结构的限界要求，与既有结构物良好衔接。另外还应满足如下量化目标要求：表6 设计技术要求位移目标强度检算目标裂缝检算目标桩基均匀沉降量≤15mm 差异沉降量≤5mm σ≤[σ] 裂缝宽度≤0.2mm 托梁 —— σ≤[σ] 裂缝宽度≤0.2mm 承载板竖向挠跨比≤1/1455 板端竖向转角小于1.5‰（rad） σ≤[σ] 裂缝宽度≤0.2mm 技术要求书如图10所示。另外，还有项目设计事前指导书和设计原则（图11）。图10 初步设计技术要求图11 初步设计事前指导书和设计原则确认结论：数值模拟前有详细的结构设计技术要求，非要因。末端因素3：无现场施工概念序号末端因素确认方法确认标准负责人确认时间 3 无现场施工概念现场验证设计人员对模型有空间概念，并知晓施工完后的结构形态。时洪斌 2011.11.25 确认过程：由于设计人员对桩板结构路基现场没有太多概念，现场调查发现，已向设计人员提供了带有工程实例的相关书籍（图12）、施工现场位置的图片（图13）及参考模型（图14）。参考书籍：图12 参考书籍现场照片：工程位置图13 现场照片参考模型图：图14 桩板结构Midas Civil计算模型确认结论：设计人员对模型建立了空间概念，并知晓实地位置及施工完后的结构形态，非要因。末端因素4：模拟软件不当序号末端因素确认方法确认标准负责人确认时间 4 模拟软件不当现场测试软件应能全面分析结构的主要受力状态，并能进行不同工况受力分析，前后处理方便，且计算速度较快。软件综合评分＞15分。黄微 2011.11.30 确认过程：桩板结构数值模拟可采用三种计算方法：① 基于平面应力条件的力矩传递法；② 基于平面应力条件的结构力学求解器计算法（SM solver）；③ 基于桥梁结构计算有限元软件Ansys 分析法。现场从有效性、实用性、误差大小、可操作性四个方面来评价基于上述三种方法的三种模拟软件如表7所示。表7 模拟软件分析评价表方法名称性能类别力矩传递法 SM solver Ansys 有效性 ○ ○ ◎ 实用性 △ △ ○ 误差大小 ○ ○ ○ 可操作性 ○ ○ ○ 综合得分 10 10 14 *备注：◎5分，○3分，△1分制表：黄微制表时间：2011.11.30 通过对三种模拟分析软件进行评价，之前采用的Ansys得分最高为14分，力矩传递法和SM solver都为10分。无论哪种软件综合得分都小于15分，说明目前用到的软件在进行桩板结构数值模拟方面都不是最优的。模拟软件的选择，影响设计效率和周期。目前使用的Ansys软件在前处理和边界条件设置上不容易上手，设计人员不容易掌握，易导致数值模型的错误，影响后续设计计算。确认结论：软件综合得分都小于15分，缺少更加有效的分析软件来提高数值模拟效率，是要因。末端因素5：电脑配置低序号末端因素确认方法确认标准负责人确认时间 5 电脑配置低现场测试满足计算和图形显示要求。黄微 2011.11.18 确认过程：数值模拟所用电脑都为奔腾双核E5800联想扬天系列商用电脑，计算和图形显示性能优良，在处理桩板结构模型上配置足够。后期处理较大数值模型时，对显示较慢的电脑还可以通过增加内存、升级显卡得到解决。设计人员使用的两款电脑联想扬天M6600N和联想扬天A4600K详细配置如图15和图16。图15 联想扬天M6600N配置图16 联想扬天A4600K配置确认结论：数值模拟所用电脑都为主流配置商用电脑，可以满足计算和图形显示要求，对设计周期不起决定性作用，非要因。末端因素6：无对应模拟软件数据接口序号末端因素确认方法确认标准负责人确认时间 6 无对应模拟软件数据接口现场测试数据处理软件和数值模拟软件有接口，可以直接读取。张贵财 2011.12.15 确认过程：现场测试发现，不论Ansys还是Midas Civil软件，都有强大的图形和数据接口（图17和图18），可以与其他主流前后处理软件对接；即便是非主流小软件处理的数据格式，也可以通过编写程序进行数据提取及格式转换，为数值模拟直接提供输入数据。图17 Ansys图形和数据接口菜单图18 Midas Civil图形和数据接口菜单确认结论：数据处理软件和数值模拟软件接口丰富，数据转换、输入和输出方便。非要因。末端因素7：地勘资料不详尽序号末端因素确认方法确认标准负责人确认时间 7 地勘资料不详尽调查分析满足结构细部设计要求，参数可靠详尽。设计质量评定90分以上。张贵财 2011.12.9 确认过程：调查分析地勘资料发现，大部分关键桩基位置都有钻孔图。结合一期工程的地勘资料，可以保证水文地质情况的可靠性。地勘资料满足设计要求。地勘报告如图19所示，设计质量评定如图20所示，总平均分为94.6分>90分，地勘资料评定为优秀。图19 桩板结构段路基地勘报告图20 设计质量评定卡确认结论：地勘资料比较详尽，满足设计要求，设计质量评定94.6分>90分。非要因。末端因素8：线路平纵资料表达不清晰序号末端因素确认方法确认标准负责人确认时间 8 线路平纵资料表达不清晰调查分析平纵断面能够清晰标示结构所处线路位置、线间距及轨道标高。刘婷 2011.12.20 确认过程：调查分析发现，总体院开放的线路平纵表达方式容易引起误解，且没有提供线间距资料。在多方协调下，线路专业提供了线间距表，认为是可以解决线路数据问题的。线路和轨道专业联系单如图21所示，线路资料问题容易解决不构成控制性因素，不影响结构受力条件的输入。图21 线路和轨道专业联系单确认结论：现场通过联系单互提资料，可以明确桩板位置线路和轨道技术要求，非要因。末端因素9：限界资料不完整序号末端因素确认方法确认标准负责人确认时间 9 限界资料不完整调查分析满足《地铁限界标准》规范要求，能够清晰标示结构物周边已有或已规划的结构物的限界条件。刘婷 2011.12.22 确认过程：调查分析发现，如路基桩板结构现场位置图所示（图22），限界资料涉及既有一期结构物、新增疏散平台、漏缆护墩和接触网基础等，限界资料直接影响了路基面的设计宽度，及结构的受力分析。设计过程中各专业限界资料不完整，部分预留结构及既有结构具体位置没有实测具体值，只能估算，不满足《地铁限界标准》规范要求。不能够清晰标示结构物周边已有或已规划的结构物的限界条件，影响建模，对数值模拟起控制作用。图22 路基桩板结构现场位置图确认结论：通过调查分析，未满足《地铁限界标准》规范要求，达不到确认标准，是要因。末端因素10：规范标准参考不当序号末端因素确认方法确认标准负责人确认时间 10 规范标准参考不当调查分析参考规范标准适用桩板结构设计。刘婷 2011.12.10 确认过程：经调查分析，桩板结构设计参考规范主要有《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005 J464-2005）、《铁路工程地基处理技术规程》（TB10106-2010 J1078-2010）、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005 J462-2005）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）等。依据《高速铁路路基非埋式桩板结构理论与实践》和《高速铁路无砟轨道桩板结构路基理论与实践》两本专著，桩板结构设计主要参考桥梁相关规范设计，现采用的主要规范可以满足桩板结构的设计要求。确认结论：参考规范标准明确，适用于桩板结构设计，非要因。末端因素11：设计方法不当序号末端因素确认方法确认标准负责人确认时间 11 设计方法不当现场测试设计方法适用桩板结构设计。与《铁路工程地基处理技术规程》要求一致。冷长明 2011.11.20 确认过程：目前钢筋混凝土结构设计常采用的有两种理论体系：一是《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》采用的容许应力法；二是《混凝土结构设计规范》等大多数规范采用的概率极限状态法。理论上采用极限状态法对桩板结构进行设计较容许应力法更为经济、合理。鉴于铁路列车荷载具有特殊性，对列车活载的动力特性认识局限性，列车与桩板结构路基系统动力响应问题涉及到机车车辆、轨道结构和桩板结构等各部件的基本力学参数和几何参数，计算理论和计算过程均非常复杂，此外，铁路工程结构的可靠度设计理论还不成熟，虽然目前国内已取得了一些研究成果，但这些成果发展到实用阶段还有相当大的工作量。因此，目前桩板结构设计仍宜采用容许应力法。确认结论：地铁桩板结构设计方法采用容许应力法，与规范一致，非要因。末端因素12：参数选取方法不当序号末端因素确认方法确认标准负责人确认时间 12 参数选取方法不当调查分析参数选取应涵盖多种组合工况，对结构形式进行比选，对具体几何参数进行优化，技术经济指标综合评分>8分。冷长明 2011.12.12 确认过程：经调查分析发现，目前桩板结构方案对比只采用了几个选定的结构方案进行对比分析，参数的选取只依靠《铁路工程地基处理技术规程》（TB10106-2010 J1078-2010）16.2.4的建议值和经验参考值来选取（图23），没有采取科学有效的参数选取方法，也没有采用技术和经济指标评价。参数选取方法直接影响数值模拟比较方案的设计效率，起控制作用。图23《铁路工程地基处理技术规程》的参数建议值确认结论：参数选择具有改进空间，没有进行优化设计，影响模型的建模和计算分析，是要因。末端因素13：缺少咨询条件序号末端因素确认方法确认标准负责人确认时间 13 缺少咨询条件调查分析在数值模拟遇到困难时能够得到有利的咨询。项目例会能达到每月1次。莫万远 2011.12.25 确认过程：通过调查分析可知，当数值模拟过程中遇到困难时，只能求助书本和软件相关案例及说明书，解决问题带有盲目性。但可以通过院内专业间协调，请求桥梁专业协助解决Midas Civil数值模拟过程中遇到的难题；而且项目例会达到了每月一次，起到了很好的技术交流作用（图24）。图24 项目例会记录表确认结论：项目例会达到了每月1次，解决了技术交流和咨询问题，非要因。末端因素14：与外院技术交流欠缺序号末端因素确认方法确认标准负责人确认时间 14 与外院技术交流欠缺调查分析与其他有相似设计的设计院人员保持联系，及时交流设计中遇到的问题。每月例会不少于1次。莫万远 2011.12.18 确认过程：经调查分析，院内设计人员设计经验有限，接触桩板结构较少，和其他铁路设计院间的相关交流较少。但通过各级领导及专业总工的协助疏通，就专业技术问题在设计院间的交流合作是可以实现的。另外，成都地铁监理设计院每两周召开一次项目例会（图25），由总体院和各工点院参加，也为项目组与外院的技术交流提供了便利条件。图25 成都地铁例会会议纪要确认结论：每月2次的例会，可以提供与外院技术交流的机会。非要因。通过上述分析，得出：影响桩板结构数值模拟周期的要因如图26。影响桩板结构数值模拟周期的主要原因图26 影响桩板结构数值模拟周期的要因分析图八、制定对策根据以上要因确认，小组根据5W1H的原则，进一步研究对策，采取切实可行的措施，并明确专人负责实施，具体对策如下表：表8 对策实施表序号要因对策（What）目标（Why）措施（How）地点（Where）责任人（Who）完成时间（When） ① 缺少软件培训对软件使用进行集中培训所有设计人员应该熟练掌握数值模拟软件，考核结果优秀率≥80%。制定培训计划表进行集中培训，课程结束后进行考核。办公室时洪斌唐沛邓文庆 2012.1.16~1.26 ② 模拟软件不当找到最适合桩板结构的数值模拟软件软件应能全面分析结构的主要受力状态，并能进行不同工况受力分析，前后处理方便，且计算速度较快。软件综合评分＞15分。从有效性、实用性、误差大小、可操作性四个方面来评价基于平面应力条件的模拟方法（力矩传递法和SM solver），Ansys和Midas Civil三维求解器方法，确定最优模拟软件。办公室张贵财刘婷丁新红 2012.1.18~2.15 ③ 限界资料不完整明确桩板结构的限界条件满足《地铁限界标准》规范要求，能够清晰标示结构物周边已有或已规划的结构物的限界条件。（1）收集、整理影响路基桩板结构设计的限界条件。（2）依据限界条件确定桩板结构的几何尺寸，确定数值模拟几何模型、类别。施工现场办公室黄微冷长明 2012.1.20~2.20 ④ 参数选取方法不当对参数进行优化组合参数选取应涵盖多种组合工况，对结构形式进行比选，对具体几何参数进行优化，技术经济指标综合评分>8分。（1）对比确定桩板结构的基本形式。（2）对几何参数进行多因素多水平的正交试验，确定参数最优组合，形成对比方案。施工现场办公室刘婷莫万远 2012.2.1~2.28 制表：刘婷制表时间：2012.1.15 九、实施对策实施对策一：对软件使用进行集中培训负责人：时洪斌日期：2012.1.16~1.26 措施：针对设计人员对Midas Civil软件使用不熟练的问题，进行集中培训，培训主要涉及桩板结构数值模拟的如下方面： 1. CAD中明确模型的几何尺寸，边界条件。 2. 定义模型特征值（材料、截面等） 3. 建模：先建立节点后建立单元（复制、平移、切割等） 4. 连接边界条件：确定模型构件间建立连接（一般弹性连接、刚性连接等） 5. 支承边界条件：确定支承类型 6. 建立静力荷载工况（自重、轨道重、收缩徐变、整体升温、整体降温、顶板升温、横向摇摆力、制动力或牵引力、离心力、短轨力或伸缩力） 7. 移动荷载分析（移动荷载规范-车道-车辆-车辆荷载组-移动荷载工况） 8. 输出分析模拟结构图27 Midas Civil软件界面对桩板结构数值模拟过程中涉及的软件功能，有针对性地制定软件培训计划，如表9所示，并在培训结束后进行总结与考核。表9 软件培训计划表时间地点培训内容主讲人 2012. 1.18 上午路基所329 midas Civil有限元分析的基本过程桥梁专业下午路基所330 midas Civil建模功能桥梁专业 1.19 上午路基所329 边界条件桥梁专业下午路基所330 荷载与分析控制桥梁专业 1.20 上午路基所329 结果与输出桥梁专业下午路基所330 midas Civil配套软件介绍桥梁专业 1.21 上午路基所329 桥梁移动荷载分析北京迈达斯技术有限公司下午路基所330 施工过程分析北京迈达斯技术有限公司 1.22 上午路基所329 温度问题北京迈达斯技术有限公司下午路基所330 结构动力分析北京迈达斯技术有限公司 1.23 上午路基所329 结构稳定分析北京迈达斯技术有限公司下午路基所330 抗震分析北京迈达斯技术有限公司 1.24 上午路基所会议室总结与考核北京迈达斯技术有限公司制表：时洪斌制表时间：2012.1.17 实施效果：通过对软件使用集中培训后，再次对设计人员进行考核，评分结果如下：表10 集中培训后设计人员考核表姓名时洪斌黄微刘婷张贵财莫万远冷长明董艳辉张文博得分 95 85 92 90 95 93 95 90 考核结果优秀良好优秀优秀优秀优秀优秀优秀优秀率 87.5% 注：不及格（＜60），及格（60~69分），良好（70~89分），优秀（90~100分）制表：时洪斌制表时间：2012.1.24 考核结果表明：所有设计人员都能熟练使用Midas Civil软件进行桩板结构数值模拟分析，考核结果优秀率为87.5%。小目标验证：通过集中培训，软件使用考核优秀率提高到了87.5%，大于80%，目标实现！ Ø 实施对策二: 找到最适合桩板结构的数值模拟软件负责人：张贵财日期：2012.1.18~2.15 措施：采用三种计算方法：① 基于平面应力条件的力矩传递法（图28）；② 基于平面应力条件的结构力学求解器计算法（SM solver）（图29）；③ 基于桥梁结构计算有限元软件Ansys或Midas Civil 分析法（图32）。通过上述三种方法对比分析相互验证，得出桩板结构内力。计算出桩板结构的内力包括：桩基的轴力、弯矩、剪力；顶板的横向弯矩、纵向弯矩，为桩和顶板的配筋提供依据。在完成桩板结构内力检算的基础上，进一步验算，桩基抗压、抗弯强度，相应的桩基配筋；板的抗弯、抗冲切、抗剪强度，相应的顶板配筋。计算结果显示前两种方法计算的弯矩相差较大，这是因为SM solver未考虑结构的空间效应，将整个空间结构简化成平面应力计算，尤其是在桩与板的结合处

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