GTS在隧道和地铁工程中的应用.pptx

,MIDAS/GTS Training Course,MIDAS IT Co.,Ltd.,www.MidasU,#,www.MidasU,报 告 内 容,隧道及地铁工程中的常遇问题,利用,GTS,的解决方案（应用）,(1),隧道工程施工方法选择,.,(2),隧道工程与其他工程的相互作用分析,.,三,.,隧道工程中若干局部细节计算的考虑方法,.,（局部）,一、,隧道及地铁工程中的常遇问题,www.MidasU,1,施工工况的优化和选择（针对隧道本身）,工程经验不足 隧道洞口偏压 双,/,三联拱隧道 大断面,浅埋暗挖隧道 小净距隧道（主）考虑掘进长度的三维分析等,（结合苏州凤凰山双联拱隧道工程）2,隧道及地下工程开挖对已有建筑设施的影响,（结合深圳地铁,5,号线某桩基托换工程）,3,新建地下工程对已建地下工程的影响评价,（结合广佛地铁二、八线沙园地铁车站及曲线盾构隧道相邻 建筑深基坑开挖工程）,二、利用,GTS,的解决方案（应用）,1,施工工况的优化和选择（针对隧道本身）,（结合凤凰山双联拱隧道工程）,苏州凤凰山隧道工程,位于苏州市吴中区木渎镇境内，属宝带西路延伸段改建工程的一部分,穿越七子山西北侧凤凰公墓区，隧址区为一小山体。苏州凤凰山隧道工程分一期和二期工程进行建设。凤凰山隧道一期工程为一座连拱隧道。,凤凰山隧道一期工程连拱隧道全长,175m,，起讫桩号分别为,K1+985,和K2+160,其中明暗洞分界桩号为,K2+001,及,K2+144,，暗洞段长,143m,，属短隧道。,隧道最大埋深,23m,，埋深小于,10m,的暗洞长度占整个暗洞的比例约为,34,，属典型浅埋隧道。,根据地质报告，隧址区地质条件较差，,基本为,级围岩，隧道最大开挖跨度,32.2m,，属软弱围岩大跨隧道,。因此，,凤凰山连拱隧道属软弱围岩中浅埋大跨隧道,，施工具有较大难度。,（,1,）基于,荷载,-,结构法,的隧道结构静力计算分析,图,1-1,二次衬砌的侧向变形图,图,1-2,二次衬砌的竖向变形图,图,1-3,二次衬砌轴力图,图,1-4,二次衬砌弯矩图,（,2,）基于,地层,-,结构法,的隧道结构静力计算分析,凤凰山连拱隧道毛洞跨度达到,32.2m,，,且存在一定的偏压现象,，以前类似的工程较少，,可以借鉴的经验不多,，给设计带来了较大的困难，因此应对其进行相关计算，对设计进行校核。,图,2-1,联拱隧道整体模型,图,2-2,联拱隧道局部模型,图,2-3,中导洞开挖后的地层竖向位移图,图,2-4,左洞开挖后的地层竖向位移图,图,2-5,右洞开挖后的地层竖向位移图,图,2-8,中隔墙最大压应力图,图,2-6,围岩塑性拉应力区图,图,2-9,中隔墙最大拉应力图,图,2-7,围岩塑性压应力区图,图,2-10,导洞法开挖临时支护和初支部分内力图,图,2-12,二次支护组合应力图,图,211,二次支护结构轴力与弯矩图,小结：,在地下工程缺乏相应工程经验或者需要进行方案选择的时候，利用数值计算软件，可以对工程有初步和定性的认识，为工程设计提供重要参考。,2,隧道及地下工程开挖对已有建筑设施的影响,（结合深圳地铁,5,号线某桩基托换工程）,说明：,1,，该工程为国内铁道第三设计院与韩国某工程咨询合作，利用,GTS,所做的一个深圳地铁,5,号线的桩基托换工程。,2,，计算主要考虑两点：,（,1,）由于盾构隧道穿过桩基础，因此需要对原桩基础进行托换，考察托换后对原有上部结构的影响。,（,2,）在托换以后地铁盾构将穿越桩基，计算模拟地铁掘进穿越桩基整个过程中，桩基所受到的侧向土压力的影响以及由此造成的上部结构的反应。,3,新建地下工程对已建地下工程的影响评价,（结合广佛地铁二、八线沙园地铁车站及曲线盾构隧道相邻建筑深 基坑开挖工程）,本工程地块位于广州市海珠区工业大道北十一橡胶厂内。地下室形状为一不规则多边形，东侧是工业大道，其规划道路红线为,40,米；场地东南侧临近已完成主体结构施工的,沙园地铁站,，东北侧临近,广佛线地铁隧道,。南侧是榕景路，其规划道路红线为,26,米；西侧与,26,米规划路相接；北侧与规划路相接。,该工程基坑部分及地铁风亭部分由,广州市建筑科学研究院,设计，期间考虑到对地铁的保护，需要对基坑开挖对地铁及附属结构所造成的影响做出整体评价，因此对该工程进行了整体数值计算，并结合大量工程实际经验作出合理设计。,工程现状,：目前地铁车站已经施工完成，由于盾构隧道的工期与基坑工期先后不能确定，因此计算一并考虑了盾构隧道。,工程总体平面图,工期,工程所有结构位置关系图,新建基坑与地铁盾构隧道、地铁车站的数值计算部分,整体模型网格,计算目的：,由于基坑在车站及盾构隧道左侧开挖造成重大卸载，因此需要由此对地铁设施所造成的影响：,（,1,）地铁车站与盾构隧道连接处与基坑挖通，卸载最大，应充分考虑车站右侧土压力对现有车站结构的不利影响,a,（,2,）曲线盾构隧道段沿基坑东南侧整体卸载，土体回弹将使盾构隧道向基坑侧移动，需要对其影响进行整体评价。,（,3,）考虑到盾构井距离基坑很近，因此需要考虑对盾构井的影响,图,3-1,整体,X,方向位移图,图,3-2,整体,Y,向位移图,图,3-3,整体,Z,向位移图,图,3-4,结构单元内力图,计 算 结 果,车站右侧水平位移,车站左侧水平位移,结论,1,：,通过整体数值计算分析，地铁车站在一侧重大卸载的情况下，开挖近侧发生向基坑侧的位移，即车站与隧道连接处整体向基坑侧移动，车站尾部（远离基坑侧向远离基坑移动），根据经验和以往学术论文，在此位移下基坑开挖对车站影响较小。,结论,2,：,由于曲线盾构隧道沿着基坑布置，因此基坑开挖对隧道影响较大，且隧道衬砌（板单元）表面应力较大，内力也较大，考虑到安全性设计中采用在隧道部分留土保护。,结论,3,：,考虑到盾构井较小，且支护刚度较大，经计算位移较小，基坑开挖对其影响不大，但考虑到盾构井与隧道连接处属于应力集中部位，因此在也做留土处理。,三、,隧道及地铁工程中细部计算模拟的几点方法,（研究 高校）,1,，公路隧道初支与二次支护作用模拟,2,，盾构隧道管片连接,1,，公路铁路隧道中关于初支和二次支护的模拟,主要有以下几种方法：,（,1,）考察支护结构的,应力状况,；通常采用平面应变（或者实体单元）来模拟初支和二次支护，可以得到准确的应力应变结果。,（,2,）考察支护结构的,内力用于配筋计算,；通常采用梁单元来模拟二次支护，初支可以采用梁单元，也可以采用平面应变单元，但多采用平面应变单元。,1,，公路铁路隧道中关于初支和二次支护的模拟,初支和二次支护的连接方法：,（,3,）目前尚不能合理的模拟初支与二次支护之间的预留变形缝，在建立模型的时候一般不考虑。,（,4,）如果采用,荷载结构法,研究初支和二次支护结构之间的作用，可以采用仅受压弹簧来模拟（该方法目前只能用于一次计算中）,（,5,）如果采用,实体单元来模拟初支和二次支护,，可以采用设置接触单元的方法来模拟初支和二次支护之间的作用，对接触单元的参数做适当的调整和选择。,2,，地铁隧道中，盾构管片之间的连接,（,1,）管片与管片之间采用铰连接，管片与管片纵向之间不考虑。,（释放掉管片与管片连接处的转动自由度）,（,2,）管片与管片之间采用弱化单元连接。,（考虑管片与管片之间的弯矩传递）,（,3,）管片与管片之间采用弹簧连接。,结 论,一、随着城市地下工程的迅速发展，以往,完全依靠经验,来进行地下工程设计,并不能完全满足实际需要,，特别是,地下工程之间的相互影响,评价，如：交叉盾构隧道，交叠隧道，相邻隧道的施工工序以及本报告中所提到的实际工程，有些是没有以往经验的，因此借助于数值计算方法，可以为工程设计提供参考和定性的分析判断，服务于设计。,二、在工程中，可以利用数值计算软件,局部结构的受力，应力应变,等问题来考察，这一点区别于上面提到的整体分析，,用于科研和研究,。,三、“以人为本”,数值计算方法的准确程度取决于,理论研究,的进展，作为一种工具，,工程技术人员,可以在适当的范围内结合自己的工程经验，利用它服务于工程设计。,谢 谢！,