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盾构侧穿地铁车站计算模拟假定及过程模拟
发布时间:2022年06月02日


计算模拟假定

1) 假定计算边界处不受隧道开挖的影响,即该处为静止的原始应力状态,变形为零,用约束来模拟。

2) 计算宽度取从隧道边墙处往外不小于 3 倍的隧道宽度。

3) 土体材料与既有结构和盾构管片的接触采用共节点方式,假设面与面之间没有相对位移。 土体和既有结构用三维实体单元模拟,盾构管片用三维壳单元模拟。

4) 主体结构中立柱、楼板按等刚度法换算成相应的构件。

5) 盾构开挖:用单元生死的方法实现盾构土体的开挖模拟。

6) 掌子面泥水压力模拟:采用在掌子面加面荷载的方式施加泥水压力,荷载的大小按掌子面处水平向应力的大小减去 20 kPa 施加,水平向应力取静止土压力。

7) 建筑空隙内同步注浆体采用等代层模拟,隧道开挖后管片支撑土体前土体变形即盾构钢壳对地层变形、同步注浆填充盾尾建筑间隙的变形模拟,用等代层的应力释放率来模拟,本模拟考虑到时间效应、空间掌子面效应和设计要求的地层损失率(最不利为 1 %),得出计算模拟过程中等代层的应力释放率为 15 %。

8) 土体与管片结构(壳)之间按等代层的应力释放率(85 %)来模拟。

过程模拟

1) 初始地应力。 初始地应力由有限元法计算,即将自重荷载转化为等效节点荷载,计算初始地应力场。

2) 分步施工模拟。 计算中采用分步来模拟施工过程,每一个分步是指一个相对完整的施工阶段。

对各施工阶段的状态,有限元分析的表达式为:


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