GTS在隧道和地铁工程中的应用ppt课件

1、MIDAS IT Co., Ltd.1MidasUser崔崔艺艺斌斌 广州市建筑科广州市建筑科学研讨学研讨院院2019年年9月月23日日We Analyze and Design the FutureMidasUserMIDAS IT Co., Ltd.2MidasUser隧道及地铁工程中的常遇问题隧道及地铁工程中的常遇问题利用利用GTSGTS的处理方案运用的处理方案运用 (1) (1) 隧道工程施工方法选择隧道工程施工方法选择. . (2) (2) 隧道工程与其他工程的相互作用分析隧道工程与其他工程的相互作用分析. .三三. . 隧道工程中假设干部分细节计算的思索方法隧道工程中假设干部分细节

2、计算的思索方法. .部分部分MIDAS IT Co., Ltd.3MIDAS IT Co., Ltd.4MidasUser 1 1 施工工况的优化和选择针对隧道本身施工工况的优化和选择针对隧道本身 工程阅历缺乏工程阅历缺乏 隧道洞口偏压隧道洞口偏压 双双/ /三联拱隧道三联拱隧道 大断面大断面 浅埋暗挖隧道浅埋暗挖隧道 小净距隧道主思索掘进长度的三维分析等小净距隧道主思索掘进长度的三维分析等 结合苏州凤凰山双联拱隧道工程结合苏州凤凰山双联拱隧道工程 2 2 隧道及地下工程开挖对已有建筑设备的影响隧道及地下工程开挖对已有建筑设备的影响 结合深圳地铁结合深圳地铁5 5号线某桩基托换工程号线某桩基托

3、换工程 3 3 新建地下工程对已建地下工程的影响评价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 建建筑深基坑开挖工程筑深基坑开挖工程MIDAS IT Co., Ltd.5二、利用二、利用GTSGTS的处理方案运用的处理方案运用MIDAS IT Co., Ltd.6 1 1 施工工况的优化和选择针对隧道本身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

4、为一小山体。苏州凤凰山隧道工程分一期和二期工程进展建立。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，根本为级围岩，隧道最大开挖跨度32.2m，属脆弱围岩大跨隧道。因此，凤凰山连拱隧道属脆弱围岩中浅埋大跨隧道，施工具有较大难度。MIDAS IT Co., Ltd.71 1基于荷载基于荷载- -构造法的隧道构造静力计算分析构造法的隧

5、道构造静力计算分析h=4.1m43eee43eqze1e22ee1q21q地 面B=32.22mh=11.58mH2=17mH1=25mmqMIDAS IT Co., Ltd.8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MIDAS IT Co., Ltd.92 2基于地层基于地层- -构造法的隧道构造静力计算分析构造法的隧道构造静力计算分析 凤凰山连拱隧道毛洞跨度到达32.2m，且存在一定的偏压景象，以前类似的工程较少，可以自创的阅历不多，给设计带来了较大的困难，因此应对其进展相关计算，对设计进展校核。 图2-1 联拱隧道整体模

6、型MIDAS IT Co., Ltd.10图2-2 联拱隧道部分模型MIDAS IT Co., Ltd.11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 MIDAS IT Co., Ltd.12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 MIDAS IT Co., Ltd.13图2-10 导洞法开挖暂时支护和初支部分内力图 MIDAS IT Co., Ltd.14图2-12 二次支护组合应力图 图2-11 二次支护构造轴力与弯矩图 MIDAS IT

7、Co., Ltd.15MIDAS IT Co., Ltd.162 2 隧道及地下工程开挖对已有建筑设备的影响隧道及地下工程开挖对已有建筑设备的影响 结合深圳地铁结合深圳地铁5 5号线某桩基托换工程号线某桩基托换工程MIDAS IT Co., Ltd.17MIDAS IT Co., Ltd.18MIDAS IT Co., Ltd.19阐明：阐明： 1 1，该工程为国内铁道第三设计院与韩国某工程咨询，该工程为国内铁道第三设计院与韩国某工程咨询协作，利用协作，利用GTSGTS所做的一个深圳地铁所做的一个深圳地铁5 5号线的桩基托换工号线的桩基托换工程。程。 2 2，计算主要思索两点：，计算主要思索两

8、点： 1 1由于盾构隧道穿过桩根底，因此需求对原桩根由于盾构隧道穿过桩根底，因此需求对原桩根底进展托换，调查托换后对原有上部构造的影响。底进展托换，调查托换后对原有上部构造的影响。 2 2在托换以后地铁盾构将穿越桩基，计算模拟地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，桩基所遭到的侧向土压力铁掘进穿越桩基整个过程中，桩基所遭到的侧向土压力的影响以及由此呵斥的上部构造的反响。的影响以及由此呵斥的上部构造的反响。MIDAS IT Co., Ltd.20 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

9、块位于广州市海珠区工业大道北十一橡胶厂内。地下室外形为一不规那么多边形，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构造施工的沙园地铁站，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讨院设计，期间思索到对地铁的维护，需求对基坑开挖对地铁及附属构造所呵斥的影响做出整体评价，因此对该工程进展了整体数值计算，并结合大量工程实践阅历作出合理设计。 工程现状：目前地铁车站曾经施工完成，由于盾构隧道的工期与基坑工期先后不能确定，因此计算一并思索了盾构隧道。MIDAS IT Co

10、., Ltd.2114.3513.5614.0413.5612.0810.8612.4814.8914.8814.8915.198.287.487.487.367.757.4214.10ABCDEFGHIJKLMNPQ10.609.87.807.807.8014.8910.2310.359.69.69.68.088.0814.7514.3014.0013.4013.4014.5914.58工程总体平面图工程总体平面图工期工期MIDAS IT Co., Ltd.22工程一切构造位置关系图工程一切构造位置关系图MIDAS IT Co., Ltd.23新建基坑与地铁盾构隧道、地铁车站的数值计算部分新

11、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整体模型网格MIDAS IT Co., Ltd.24MIDAS IT Co., Ltd.25计算目的：计算目的： 由于基坑在车站及盾构隧道左侧开挖呵斥艰苦卸载，由于基坑在车站及盾构隧道左侧开挖呵斥艰苦卸载，因此需求由此对地铁设备所呵斥的影响：因此需求由此对地铁设备所呵斥的影响： 1 1地铁车站与盾构隧道衔接处与基坑挖通，卸地铁车站与盾构隧道衔接处与基坑挖通，卸载最大，应充分思索车站右侧土压力对现有车站构造的载最大，应充分思索车站右侧土压力对现有车站构造的不利影响不利影响a a 2 2曲线盾构隧道段沿基坑东南侧整体卸载，土曲线盾构隧道段沿基

12、坑东南侧整体卸载，土体回弹将使盾构隧道向基坑侧挪动，需求对其影响进展体回弹将使盾构隧道向基坑侧挪动，需求对其影响进展整体评价。整体评价。 3 3思索到盾构井间隔基坑很近，因此需求思索思索到盾构井间隔基坑很近，因此需求思索对盾构井的影响对盾构井的影响 MIDAS IT Co., Ltd.26 图3-1 整体X方向位移图MIDAS IT Co., Ltd.27 图3-2 整体Y向位移图MIDAS IT Co., Ltd.28 图3-3 整体Z向位移图MIDAS IT Co., Ltd.29 图3-4 构造单元内力图MIDAS IT Co., Ltd.30MIDAS IT Co., Ltd.31MI

13、DAS IT Co., Ltd.32MIDAS IT Co., Ltd.33MIDAS IT Co., Ltd.34车站右侧程度位移车站右侧程度位移车站左侧程度位移车站左侧程度位移MIDAS IT Co., Ltd.35MIDAS IT Co., Ltd.36结论结论1 1： 经过整体数值计算分析，地铁车站在一侧艰苦卸载的经过整体数值计算分析，地铁车站在一侧艰苦卸载的情况下，开挖近侧发生向基坑侧的位移，即车站与隧道衔情况下，开挖近侧发生向基坑侧的位移，即车站与隧道衔接处整体向基坑侧挪动，车站尾部远离基坑侧向远离基接处整体向基坑侧挪动，车站尾部远离基坑侧向远离基坑挪动，根据阅历和以往学术论文，在

14、此位移下基坑开坑挪动，根据阅历和以往学术论文，在此位移下基坑开挖对车站影响较小。挖对车站影响较小。 MIDAS IT Co., Ltd.37MIDAS IT Co., Ltd.38MIDAS IT Co., Ltd.39结论结论2 2： 由于曲线盾构隧道沿着基坑布置，因此基坑开挖对隧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，且隧道衬砌板单元外表应力较大，内力道影响较大，且隧道衬砌板单元外表应力较大，内力也较大，思索到平安性设计中采用在隧道部分留土维护。也较大，思索到平安性设计中采用在隧道部分留土维护。 MIDAS IT Co., Ltd.40MIDAS IT Co., Ltd.

15、41结论结论3 3： 思索到盾构井较小，且支护刚度较大，经计算位移较思索到盾构井较小，且支护刚度较大，经计算位移较小，基坑开挖对其影响不大，但思索到盾构井与隧道衔接小，基坑开挖对其影响不大，但思索到盾构井与隧道衔接处属于应力集中部位，因此在也做留土处置。处属于应力集中部位，因此在也做留土处置。 MIDAS IT Co., Ltd.42三、隧道及地铁工程中细部计算模拟的几点方法研讨 高校 1，公路隧道初支与二次支护作用模拟 2，盾构隧道管片衔接 MIDAS IT Co., Ltd.431 1，公路铁路隧道中关于初支和二次支护的模拟，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：主要有

16、以下几种方法：1 1调查支护构造的应力情况；通常采用平面应变或者实体单调查支护构造的应力情况；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。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 2调查支护构造的内力用于配筋计算；调查支护构造的内力用于配筋计算； 通常采用梁单元来模拟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。采用平面应变单元。MIDAS IT Co., Ltd.441 1，公路铁路隧道中关于初支和二次支护的模拟，公路铁路隧道中关于初支和

17、二次支护的模拟初支和二次支护的衔接方法：初支和二次支护的衔接方法：3 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，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，在建立模型的时候普通不思索。在建立模型的时候普通不思索。4 4假设采用荷载构造法研讨初支和二次支护构造之间的作用，假设采用荷载构造法研讨初支和二次支护构造之间的作用，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 5假设采用实体单元来模拟初支和二次支护，可以采用设置接假设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，

18、对接触单元的参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。数做适当的调整和选择。MIDAS IT Co., Ltd.452 2，地铁隧道中，盾构管片之间的衔接，地铁隧道中，盾构管片之间的衔接1 1管片与管片之间采用铰衔接，管片与管片纵向之间不思索。管片与管片之间采用铰衔接，管片与管片纵向之间不思索。 释放掉管片与管片衔接处的转动自在度释放掉管片与管片衔接处的转动自在度2 2管片与管片之间采用弱化单元衔接。管片与管片之间采用弱化单元衔接。 思索管片与管片之间的弯矩传送思索管片与管片之间的弯矩传送3 3管片与管片之间采用弹簧衔接。管片与管片之间采用弹簧衔接。 MIDAS IT Co., Ltd.46MIDAS IT Co., Ltd.47MIDAS IT Co., Ltd.48MIDAS IT Co., Ltd.49 结 论一、 随着城市地下工程的迅速开展，以