有限元技术在土木工程中的应用研究.pdf

2 0 1 0年 6月第 7卷第 2 V0 L 7 N0 2 I UN2 0 1 0 有限元技术在土木工程中的应用研究 尧国皇 陈宜言 郭 明 林松 ( 深圳市市政设计研究院有限公司 ) 【 摘要l随着土木工程的不断复杂化以及工程 实践对土木工程分析计算要求越来越 高，有限元技术在土木 工程 中的应 用也越来越广泛。本文主要介绍国际大型通用有限元软件 A B A Q U S在土木工程中的应用，主 要包括在建筑工程、桥梁工程、岩土工程、隧道工程中的应用，以期 为相 关工程设计人员提供一些参考。 【 关键词l有限元技术 土木工程 建筑工程 桥 梁工程 岩土工程 1前言 随着土木工程的不断复杂化 以及工程实践对 土木工程分析计算要求越来越高，以及计算机技术 的不断发展，有限元技术在土木工程的应用和研究 也得到了很到的发展。目前，在土木行业应用较为 广泛 的大型通用有限元软件有 A N s Y S 、MA R C以及 A B A Q U S等。本文以工程背景为基础 ，介绍 了大型 通用有限元软件 A B A Q U S 在建筑工程、 桥梁工程 、 岩土工程 、隧道工程等分析实例 ，本文的目的不是 具体描述有限元的分析过程，而是介绍一些分析实 例，期望为有关设计人员提供参考。 2 A B A Q U S软件介绍 A B A Q U S公司成立于 1 9 7 8年 ，其主要业务为 世界上最著名的非线性有限元分析软件 A B A Q U S 行 尧国皇，深圳市市政设计研究院有限公司，工学博士 地址：深圳市笋岗西路 3 0 0 7号市政设计大厦主楼，5 1 8 0 2 9 电话：1 3 3 8 0 3 8 2 7 2 0 ，ww w y a o g u o h u a n g c o rn 开 发、维护及售后服务 。2 0 0 5 年 S月 ，前 A B A Q U S软件公司与世界知名的在产品生命周期管 理软件方面拥有先进技术 的法 国达索集 团合并，共 同开 发新 一代 的模 拟 真实 世界 的仿 真技 术平 台 S I MU L I A。S I MU L I A不断吸取最新的分析理论和计 算机技术，领导着全世界非线性有限元技术和仿真 数据管理系统的发展。 A B A Q U S是一套功能强大的工程模拟的有限元 软件，其解决 问题的范围从相对简单的线性分析到 许多复杂的非线性问题。 A B A Q U S包括一个丰富的、 可模拟任意几何形状的单元库 。并拥有各种类型的 材料模型库 ，可 以模拟典型工程材料的性能，其中 包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混 凝土、可压缩超弹性泡沫材料 以及土壤和岩石等地 质材料 。作为通用的模拟工具 ，A B A Q U S除了能解 决大量结构 ( 应力 位移)问题 ，还可以模拟其他 工程领域的许多 问题，例如热传导、质量扩散、热 电耦合分析、声学分析、岩土力学分析 ( 流体渗透 _一 一 一 H H H H H 一 l一 一 H H 一 H H H H 一 一 -一 一 一 H 一 H H H 一 H _一 H H -一 一 H H _一 H H 一 _一 _一 H _一 H _一 _一 钢管 吊装就位过程图片，图中可见在钢管中开有矩 较为广阔的发展前景。 形孔 以便钢筋混凝土框架梁纵向钢筋穿过 ，方便了 参考 文 献 施工。钢管在钢结构加工厂预先加 工后运到现场 ， 且钢管外仅有少量箍筋，柱钢筋的绑扎和定位要比 普通钢筋混凝土柱要快。 5结语 本文以深圳卓越 皇岗世纪中心项 目的塔楼为例， 介绍叠合柱在超高层建筑结构的应用和开展的研究 工作。 本文采用 A B A Q U S软件对叠合柱构件、 节点以 及柱脚性能进行了研究，但由于在材料本构关系的选 取、有限元模型的建立均存在一定的局限性，有关研 究结论还需要相关试验结果的进一步验证。 随着对钢管混凝土叠合柱工作性能的研究工 作进一步的深入和叠合柱在实 际工程 中应用的工 程经验的不断积累，作者相信钢管混凝土叠合柱有 108 【 1 韩林海钢管混凝土结构 理论与实践【 第二版 f M】 B 京：科学出版社， 2 0 0 7 2 林立岩， 李庆钢， 钢管混凝土叠合柱的设计概念与技术经济性分析 j 】 l 建筑结构，2 0 0 8 ，3 8( 3 ) 3 C E C S 1 8 8 ： 2 0 0 5钢管混凝土叠合柱结构技术规程【 s 】 E 京中国计划 出 版社，2 0 0 5 【 4 】 黄用军 ，宋宝东，尧国皇，等 ，深圳卓越 皇岗世纪中心项 目二号塔 楼结构设计与研究 J 】 建筑钢结构进展， 2 0 0 9 ，1 1( 2 ) ：4 8 - 5 5 5 钢管混凝士结构构造0 6 S G 5 2 4 国家建筑标准 图集 s 中国建筑标准 设计研究院，2 0 0 6 【 6 】 卓越 皇 岗世纪 中心项 目超限结构初 步设计抗震设防专项审查 申 报表与超限可行性论证报 告【 R 】 。 中建 国际( 深圳 ) 设计顾 问有限公司 ， 2 0 07 2 0 1 0年 6月 第 7卷第 2期 深圳 土木 与建 筑 V0 L _ 7 N0 I UN2 0 1 0 应力耦合分析 ) 及压 电介质分析。图 1为 A B A Q U S 程序的启动界面【 1 】 。 毯函豳 篮 幽 溢渤 幽 幽 0 鼍 曩 0 i毒 一 槲 嚣 誊 冀 鑫 价 坩 矾 图 1 A A Q U S程序启动界面 A B A Q U S为用户提供 了广泛的功能，且使用起 来又非常简单。大量的复杂问题可 以通过选项块 的 不 同组合很容易的模拟 出来 。例如，对于复杂多构 件 问题 的模拟是通过把定义每一构件 的几 何尺寸 的选项块与相应的材料性质选项块结合起来。在大 部分模拟 中，甚至高度非线性 问题 ，用户只需提供 一 些工程数据，像结构的几何形状 、材料性质、边 界条件及载荷工况。 在一个非线性分析中， A B A Q U S 能 自动选择相应载荷增量和收敛限度。他不仅能够 选择合适参数，而且能连续调节参数 以保证在分析 过程中有效地得到精确解 。用户通过准确的定义参 数就能很好的控制数值计算结果。由于 A B A Q U S优 秀 的 分 析 能 力 和 模 拟 复 杂 系 统 的 可 靠 性 使 得 A B A Q U S被各 国的工业和研究中所广泛 的采用。 3 A B A Q U S在建筑工程中的应用 随着建筑结构的不断复杂化、复杂的建筑结构 节点、柱脚 的不断出现，以及在罕遇地震 下结构的 动力弹塑性分析均需要用到有限元软件，以下就介 绍一些 A B A Q U S在建筑工程 中的应用实例 。 3 1建筑结构构件和节点 笔者 曾采用 A B A Q U S软件对钢筋混凝土构件 2 1 、 钢管混凝土构件 3 】 、型钢 钢管混凝土构件 4 、矩形 钢管弯扭构件【 5 】 、棱形钢管压弯构件【 6 】 、空腹箱形 钢骨混凝土构件 7 】 、型钢混凝土构件 8 】 以及钢管混 凝土叠合柱【 9 】 等进行了分析研究，给相关工程的实 际提供 了较 好 的参 考作用 。在此 基础 上 ，采 用 A B A Q U S软件对建筑结构采用的钢管混凝土柱- 钢 筋混凝土环梁节点 1 0 、 矩形钢管混凝土 T型节点 I l l 、 钢结构铸钢节点【 1 2 _ l 3 、钢管混凝 土叠合柱柱脚f 1 4 等进行过有限元分析，为完善相关工程的施工图设 计提供了参考。 限于篇幅， 介绍部分典型应用实例。 钢管混凝土构件 钢管混凝土 由于钢 管和混凝土 两种 材料之 间 的相互作用，具有 ：承载力高、塑性和韧性好、施 工方便、耐火性能较好和经济效果好等优点，因而 越来越广泛应用于各类工程实践，已取得 良好的经 济效益和建筑效果 。模拟钢管混凝土构件的关键问 题在于确 定合理的材料本构关 系以及处理钢管与 混凝土之间的界面接触 1 5 。 图 2和给 出了典型的钢 管混凝土在轴 心受力 下的计算 曲线和实验 曲线 比 较情况 ，图 3给出了典型的圆钢管混凝土构件在纯 扭受力状态下的截面剪应力分布情况。 1 6 1 - 2 0 至 0 _8 0 4 0 1 6 1 2 0 冬 z 0 8 0 4 0 0 1 2 3 4 s Oo me ) ( a 0 1 2 3 4 f 1 0 me ) ( b ) 图2 钢管混凝土在轴心受力下的计算曲线和实验曲线比较嘲 ( b ) 混凝土 图 3 圆钢管混凝土在纯扭受力状态下的截面剪应力分布3 1 09 2 0 1 0年 6月第 7卷第 2 7 N0 作者曾采用 A B A Q U S软件对钢管混凝土构件在 复杂受力状态下的工作机理进行了较为深入的研 究， 取得较好的效果 博士论文研 究成果被福建省工程 建 设 标 准钢 管 混 凝 土 结 构 技 术 规 程 D B I 1 3 5 1 2 0 1 0 、江西省工程建设标准 钢管混凝士 结构技术规程D B 3 6 J 0 0 1 2 0 0 7 、甘肃省工程建设 标准 钢管混凝土结构技术规程I 1 1 3 9 5 - 2 0 0 9采 纳，该论文获 2 0 0 7年福建省优秀博士论文二等奖。 型钢混凝土构件 型钢混凝土具有强度高 、耐火性能好 以及抗震 性能优于混凝土结构等优点，在实际工程 中应用也 较多。在型钢混凝土构件的有限元分析模型中有必 要考虑钢筋和混凝土之 间的粘结滑移关系 。采用 A B A Q U S软件提供的弹簧单元 S p r i n g 2来模拟钢筋 与混凝土之间的接触性能。建模时将钢筋和混凝土 节点用三个 S p r i n g 2弹簧单元连接起来 ，以模拟钢 筋和混凝士节点在三维空间中三个方 向的接触性 能。垂直于钢筋方向的两个弹簧单元用来模拟周围 混凝土对钢筋的握裹力，可以将弹簧刚度取为一个 大数。图 4所示为典型型钢混凝土梁的有限元模型 和破坏时应力、应变分布。 11 0 ( a ) 线性弹簧单元 ( c ) 型钢和钢筋 Mi s e s应力 ( d ) 构件塑性应变 图 4 典型型钢混凝土梁模型和应力、应变分布 ( a ) 铸钢节点分析模翟 ( b ) 铸钢节点应力分布 拳矗 ( c ) 下部混凝 土钢筋应力分布 ( d ) 下部混凝土内置型钢应力分布 图 5 某复杂柱脚的计算结果 _ _ 2 0 1 0年 6月 第 7卷第 2期 深圳 土 木 与建筑 VOL 7 N0 2 I UN2 0 1 0 复杂铸钢节 点及柱脚 对于大跨空间结构 ，上部屋盖为钢结构，下部 通常为混凝土结构体系 。为 了将上部钢结构荷载安 全传递到混凝土结构中 ( 混凝土柱及剪力墙 ) ，设 计 中应采用 了可靠的节点支座 。由于柱脚节点荷载 较大且是受力复杂的关键部位，其可靠设计直接关 系到整个结构的安全 。然而 ，目前还没有对这种铸 钢节 点和下部复杂构造的混凝 土承 台的力 学性能 分析和承载力校核有明确的依据 ，为了确保结构 的 安全可靠 ， 采用通用有限元软件 A B A Q U S对该柱脚 进行有限元分析。对于这类复杂的三维实体模型， 直接采用 AB A Q U S软件来建模，效率较低，通常土 木工程技术人员都采用 A U T o C A D 软件来进行实体 建模， A u T o C AD软件也是大部分土木工程人员熟悉 的软件 。图 5给出了某复杂柱脚 的分析结果，对指 导和完善结构设计起到了很好的作用。 3 2建筑结构整体分析 高层建筑混凝土结构技术规程5 1 1 3条规 定：B级高度和复杂的高层建筑结构宜进行罕遇地 震下的弹塑性静力或动力分析 。因此 ，因此针对超 限塔楼结构 宜进 行了弹塑性动力 时程分析 的专项 研究。动力弹塑性时程分析方法既考虑了地面振动 的振幅、频谱特性和持续时 间三要素 ，又考虑 了结 构的动力特性，因此可以真实反映各个时刻地震作 用引起的结构响应 ，包括变形、应力、损伤等 。由 于计算 中是通过定义材料 的本构关系来考虑结构 的弹塑性性能，可 以准确模拟任何结构，计算模型 简化较少 ，该方法是 目前在工程领域应用 日益广泛 的一种 先进 的分析方法【 l 6 _ 】 。采用大型通用软件 A B A Q U S可进行动力弹塑性时程分析，它可解决从 相对 简单 的线性分析到极 富挑战性 的非线性模拟 等各种 问题 。图 6为某工程的结构 A B A Q U S整体分 析模型【 1 7 1 。 图 7给出了该结构顶点 x向和 Y向位移时程 曲 线【 1 7 ，从图 7可以看出，同一条地震波作用下 ，结 构 X、Y向顶点位移峰值 出现的时刻存在一定的差 别， 这也说 明结构 x 、 Y向抗震性能存在一定差异 ， 这与该结构弹性分析所得到的结论是一致的。 4 A B A Q U S在桥梁工程 中的应用 桥梁结构分析中，一般有平面杆系分析软件和 空间有 限元软件两类 ，主要有 G Q J S 、Q X 、桥梁博 士、MI D A S 、A B A Q U S 1 A N S Y S 、S A P 2 0 0 0 、A L G O R 等。目前平面分析软件 的发展较为完善，解决 了大 量的工程实际问题，但不能很好模拟结构的空间作 用 、局 部应 力 以及接 触模 拟 等 ， 以下介绍 一 些 A B A Q U S软件在桥梁工程中应用 的典型实例。 4 1钢腹杆一混凝土组合桥梁 随着社会经济的不断发展，交通基础建设的不 断完善，对在交通枢纽中起重要作用的桥梁结构提 出了 “ 轻质 、 高强、 长跨、 环保、美观 ”的要求【 1 8 1 ， 为此工程界提出了钢腹杆 P C组合梁此新型结构 ， 如图 8所示的法国的 B r a s d e l a P l a i n e桥。目前常 用的桥梁专用软件很难对这种桥梁进行分析计算， 采用有限元软件AB A Q U S 对这种新型桥梁进行建模 分析 ，图 9给 出了典型算例的前两阶的振型模态 。 4 2波形钢腹板 P c组合桥梁 波形钢腹板 P C组合箱梁桥是 2 0世纪 8 0年代 在法国实现应用化的一种新型桥梁结构 。这种结构 以波形钢板代替混凝土作为箱梁的腹板 ，并采用体 外预应力技术，实现了主梁的轻型化，增大 了梁桥 的跨越能力，符合当今桥梁的发展趋势。由于 目前 该结构 的理论研究成果 尚不能完全满 足工程设计 的需要，故一般的平面杆系分析软件进行该结构设 计偏于不安全 ， 我们采用 A B A Q U S软件可较好 的满 足我们的设计要求 。图 1 0给出了由深圳市政设计 研究院有限公司主持设计 的深圳南山大桥 ( 采用了 波形钢腹板 P C组合箱梁 )的效果图和 A B A Q U S有 限元模型 1 9 _ 2 o 】 。结合南山大桥这一工程背景，深圳 市政设计研究院有 限公司出版了 波形钢腹板箱预 应力混凝土桥梁设计与施工f 2 1 】 一书，增强了对该 类桥梁设计和施工的可操作性 。 ( a ) 三维模型 ( 立面 图 2 0 1 0年 6月 第 7卷 第 2期 策圳 土 木与 建筑 V0L 7 NO 2 I UN2 0 1 0 112 0， 5 0 25 0 25 一O 5 0 8 0 4 三 0 et o 4 0 8 ( c ) 外框架 ( d ) 核心筒 图 6动力弹塑性分析模型 0 5 1 0 ( a ) 、 ，一 f 1 一 V ， 0 5 时 航s )2 o 2 5 3 o ( b ) Y向 图 7 结构顶点X向和 Y向位移时程曲线 图 8 法国 B r a s d e l a P l a i n e 桥 ( 1 ) 第一阶模态 ( 2 ) 第二阶模态 图 9典型钢腹杆 混凝土组合桥梁算例的前两阶的振型模态 ( a ) 效果图 ( b ) 有限元分析模型 图 1 0南山大桥的效果图和有限元分析模型 5 A B A Q U S 在岩土工程中的应用 由于 A B A Q U S 软件提供了真实反映土体性状的 3 5 2 0 2 S 蚋 2 0 1 0年 6月第 7卷第 2期 深 圳 土木 与建 筑 VOL 7 N0 2 I UN2 01 0 本构模 型，如土体 的屈服特性 、剪胀特性等，且 A B A Q U S软件具有强大的接触面处理功能能够很好 的处理土与结构的相互作用 问题 。另外 AB A Q U S提 供 了无限元单元，可 以模拟地基无穷远处的边界条 件，因此 ，A B A Q U S软件在岩土工程具有较好 的适 应性 。以下也介绍一下典型的分析实例。 5 1路基边坡稳定性分析 边坡稳定分析是经典力学最早试 图解决而仍 未圆满解决的课题之一，采用有限元法分析边坡稳 定 问题 克服传统极 限平衡方法 中将土条假设为刚 体 的缺点，并可 以考虑土体的弹塑性本构关系，以 及能模拟边坡 的失稳过程和滑移面的形状 ，已经得 到越来越广泛 的应用。 强度折减弹塑性有限元法 2 2 是 目前在边坡稳定分析 中适用广泛、前景 良好的一 种数值分析方法，它将强度折减技术与弹塑性有限 元方法相结合 ，在给定的评判指标下，通过调整折 减系数对边坡稳定性进行分析 ，求得边坡的最小稳 定安全系数 。笔者采用 AB A Q U S软件并结合强度折 减技术对某一路基边坡稳定性进行 了分析，并取得 了较好的分析效果，分析结果也得到专业的岩土分 析软件 P l a x i s的验证 2 3 ，图 1 1给 出相关模型及分 析结果。 ( 1 ) A B A Q U S模型 ( 2 ) 分析结果 图 1 1路基边坡有限元分析 5 2桩土共同作用分析 桩土相互作用是一个相当复杂 的工程问题，为 了确定单桩完整 的荷 载一沉降关系，即P S 曲线， 传统的方法是做桩的破坏性荷载试验，然而对于大 直径桩要进行这类试验，无论从加载条件还是从试 验技术上都具有很大难度，因此可以通过有 限元分 析的手段 。如上所述 ，A B A Q U S 提供较为完善的土 体本构模型和 良好 的考虑桩土接触的功能，因此可 较 方 便 进 行 桩 土 共 同 作 用 分 析 。 在 I N I T I A L C O ND I T I O N S 中设置初始地应力及侧压力系数 ，并 可在G E O S T A T I C 中实现平衡 。图1 2 给出了某典型的 承受竖向荷载的桩的桩土受力分析 。分析区域桩端 向下扩展1 倍桩长 ，水平方 向取为2 0 倍桩径，以期 消除分析边界对分析结果的影响。 ( 1 ) A B A Q U S 模型 桩 ( 2 ) 分析结果 图 1 2桩土共 同工作分析 6 A B A Q U S 在隧道工程中的应用 隧道施工 的复杂性 以及 围岩条件 的离散性使 得经典的解析方法遇到 了无法克服的困难，这也促 使 了有 限元技 术在 隧道 工 程受 力分 析 的应 用 。 A B A Q U S软件能方便处理各种非线性 问题 ，能灵活 模拟岩土工程中的复杂施工过程，因此成为隧道工 程数值模拟分析 中较为主要的有限元分析软件 。以 下以隧道计算模型为例， 介绍 A B A Q U S 软件的应用 ， 图 1 3给出相关的计算模型和计算结果 2 4 。通过采 用 A B A Q U S的分析，能够很好 的体现隧道和围岩的 共同作用 ，可以很好观察和分析隧道开挖后岩石体 的受力及变形情况， 和传统的载荷 结构法相 比， 更 真实反映具体工程实际。笔者在这方面接触不多， 本文仅作简单介绍 。 7结语 土木工程实践丰富多样 ，且趋于复杂化 ，本文 主要介绍国际大型通用有限元软件A B A Q U S 在土木 l1 3 2 0 1 0年 6月第7春第 2期 深圳 土 木与建 筑 V0L 7 N0 2 I UN2 0 1 0 工程 中的应用，主要包括在建筑工程 、桥梁工程 、 岩士工程、隧道工程中的典型应用实例，以期为相 关工程设计人员提供一些参考 ，希望能起到 “ 抛砖 引玉 ”的作 用 。 11 4 ( a ) 地层有限元模型 ( b ) 开挖后的变形云罔 ( c ) 隧道开挖后岩石体的最大主应力云 ( d ) 隧道开挖后岩石体的最小主应力 z i, l ( e ) 衬砌轴力分布云图 ( f ) 衬砌弯矩分布云图 圈 1 3 A B A 0 J J S 在隧道衬砌受力计算中的应用f2 4 】 参考文献 1 H i b b i t t ，K a r l s o n ， S o F e n s o n A B A Q U S V e r s i o n 6 l 7 ： T h e o r y ma n u a l ， u s e r s ma n u a l ， v e r i fi c a t i o n ma nu a l a n d e x a mpl e p r ob l e ms ma nu a 1 Hi b b i t t ， K a r l s o n a n d S o r e n s o n l n c ， 2 0 0 7 【 2 】 陈宜 言，林松，尧国皇有限元分析中钢筋混凝土的预应力模拟f J 1 深 圳土木与建筑，2 0 0 9 ，3 ：2 2 2 4 3 】 尧圈皇 钢管混凝土构件在复杂受力状态下的工作机理研究 】 福州： 福州大学博士学位论文，2 0 0 6 4 尧圈皇，孙素文 ，李秀明耳 自 tl , 受压型钢- 钢管混凝土柱力学性能的研 究f J 】 建筑钢结构进展，2 0 0 7 ，6 ：2 6 - 3 2 5 尧国皇，宋宝东，黄用军 矩形钢管弯扭构件的工作性能研究 1 1 钢结 构 ，2 0 0 8，9 6 】 黄用军，尧国皇，谭伟 ，孙素文 菱形截面钢管压弯构件承载力 算 方法研宄 J 】 钢结构，2 0 0 7 ，1 0 ：1 4 1 6 7 陈宜言， 尧国皇 空腹箱形钢骨混凝土构件的抗扭性能研究 J j 钢结构， 2 00 9 ， 1 2 f B 】 尧嗣皇， 陈宜言，孙占 奇 等，A B A Q U S 软件在建筑结构构r 与节点分析 中的应用 J 】 l广东土木与建筑，2 0 0 9 ，9 9 尧国皇，黄用军钢管混凝土叠合柱在深圳卓越 皇岗世纪中心项 目中 的应用 D 第九届现代结构工程会议论文集，2 0 0 9 1 o 尧国皇，黄用军，宋宝东，谭伟 钢管混凝士柱一 钢筋混凝土环梁中 柱节点受力性能研究 J 】 l钢结构，2 0 0 8 ，9 1 1 】 尧国皇 ，宋宝东，黄用军，谭伟 矩形钢管混凝土 T型受压节点受力 性能的有限元分析 J 】 l钢结构，2 0 0 8 ，2 ：7 - 1 0 1 2 尧国皇 ， 谭伟等 惠阳体育会展中心上部钢结构设if I 钢结构， 2 0 0 9 2 01 0卑 3月第 7卷第 2期 菜圳 土 木 与 建 筑 V0L 7 N0 2 I UN2 0 1 0 深圳布心路次高压燃气管线保护方案设计与施工技术 刘建国 ( 深圳市市政设计研 究院) 【 摘要l本文介绍 了深圳地铁 5号线在施工太安站时，对于布心路次高压燃气管保护的经验和做法，对其 工程特点、设计方案和施工进行 简明扼要分析介绍，对于今后类4 -Y - 程具有借鉴和指 导作 用。 【 关键 词 l深圳 地铁次高压 燃 气管 线 保 护 方案设 计 施 工 技术 经验 O引言 深圳地铁 5号线太安站，位于东晓路，为地下 三层 岛式车站 ， 是地铁 5号线与规划 7号线上下平 行换乘站， 车站分为折返线段 ( DK3 5 +3 7 3 _ 3 7 2 DK 3 5 [phone] m及 太安站( D K 3 5 +6 7 8 1 9 0 D K 3 5 +9 9 4 7 7 0 ) 3 1 6 5 8 m， 总长6 2 1 4 m，基坑宽2 0 4 m，基坑深2 4 5 -2 5 1 m， 车站站台有效长度1 4 0 m，线间距1 4 2 m。车站负一 层为站厅层、负二层为 5号线站台层、负三层为 7 号线站台层。车站采用明挖顺作法施工，布心路局 部盖挖顺作法施工 。 1次高压燃气管概况 布心路次高压燃气管位于本车站 2 9轴至 3 1 轴 之间，该段地质为素填土+粉质粘土+粗砂+粘土+ 淤泥质粘土 ( 地表下3 7 8 4 m，厚4 7 m)+ 粉砂+ 砂质粘土+强风化，总厚度 1 8 2 0 m，以下为中风 化加微风化 。根据现场调查 ，东晓一布心路 口地下 管网密集 ，包括多根 自来水管、次高压燃气管、雨 刘建 国，深圳市市政设计研究院有限公司，副总工程师、教授级高工 地址：深圳市笋岗路 3 0 0 7号市政设计大厦主楼 ，5 1 8 0 3 5 电话 ：8 3 2 6 5 0 1 1 水管、雨水箱涵 、污水管、电力、电信等管线，其 中：道路 北侧 有一根 D N 3 0 0 中压燃气 管和一根 D N 4 0 0的次高压燃气管横跨车站 。 次高压燃气管参 数 ： L 3 6 0 MB (Z 5 2 1直 缝 双 面 埋 弧 焊 钢 管 D406 4x 7 1。 2次高压燃气管设计方案的比选确定 2 。 1初步设计的改迁方案和包封加固 根据布心路盖挖段方案，布心路全部管线改迁 至盖挖项板上 ，待车站主体结构施工完后，再将各 种管线恢复到原位，其中 D N 4 0 0次高压燃气管迁 改如图 1 。 D N 4 0 0位于布心路原绿化带下， 一期交通疏解道 路需占用绿化带管线上方作为道路， 为保证安全根据 设计要求对 D N 4 0 0实施了原位包封加固。如图2 。 2 2施工图设计的原地保护方案 2 2 1原地保护方案的理由 布心路次高压燃气管是给罗湖、布吉、莲塘供 气的主干管，用气户数约 2 0万户，其中工商业用 户较多。根据燃气集团提供的信息，布心路两阀门 之 问约 5公里远 ( 一个在洪湖立交、一个在布心路 与爱 国路交 口处) 。按初步设计方案是改迁至布心 路下盖挖顶板上 ，如果停气改迁 ，影响用户范围很 * l * * l 亲* 亲 4 1 3 尧 国皇，谭伟等 世界大运会游泳馆钢结构复杂柱脚的受力性能研 究 建筑钢结构进展 ( 已录用，即将发表) 1 4 尧国皇钢管混凝土叠合柱柱脚下混凝土局部受压性能研宄【 J J 广东 土 木与 建筑 ，2 0 0 8 ，1 0 【 1 s 】 韩林海l 钢管混凝土结构一理论与实践【 M】 北京： 科学出版社，2 0 0 7 1 6 尧国皇，黄用军，宋宝东钢框架 钢筋混凝土核心筒结构的动力弹 塑性分析【 J J _深圳土木与建筑，2 0 0 7 ，4：5 6 5 9 1 7 尧国皇等 厦门市海峡交流 中心二期2 号塔楼结构设计与研究 建筑 钢结构进展 ( 已录用，即将发表) 【 1 8 1 陈宣言，孙占琦，林松，尧国皇新型混凝土组合结构在桥梁工程 中 的应用 J 钢结构进展与市场 ，2 0 0 9 ，3 1 9 林松波形钢腹板P c 组合箱梁抗扭性能研究 D 1 鬲 州：福州大学硕士 学位论文，2 0 0 9 2 O l 尧国皇，黄用军，宋宝东，谭伟采用塑性损伤模型分析钢- 混凝土 组合构件的静力性能 J 】 _建筑钢结构进展，2 0 0 9 ，1 1 ( 3 ) ：1 2 1 8 2 1 陈宜言 波形钢腹板预应力混凝土桥梁设计与施工 M 人民交通出 版社，2 0 0 9 2 2 N人， 赵尚毅， 张鲁渝 用有限元强度折减法进行边坡稳定分析 J l 中国工程科学，2 0 0 2 ，4 ( 1 0 ) ：5 7 6 1 2 3 尧国皇，陈宜言，孙占琦 ，孙素文，林松 采用有限元分析路基边坡 稳定问题 J 深圳土木与建筑，2 0 0 9 ，4 【 2 4 】 陈卫忠，伍国军，贾善波A B A Q u s 在隧道及地下工程中的应用 M】 北京：中国水利水 电出版社，2 0 1 0 】15