武汉某地铁换乘车站的三维有限元分析

摘要

本文以武汉某地铁换乘车站为研究对象，在国内外关于地铁车站研究成果的基础上，结合有限元理论知识，运用大型有限元分析软件ANSYS对该地铁车站进行三维有限元分析计算，模拟了车站的整个施工过程，验算了车站主体结构的抗浮稳定性，同时，分不同工况分析计算了车站主要构件的受力情况，并利用有限元软件MIDAS做了辅助计算，验证了计算结果的合理性，为地铁车站的设计工作提供有力的依据和指导。
　　通过分析计算，得到如下研究成果：
　　（1）建立了地铁车站整体空间的三维有限元模型，并借助ANSYS软件特有的“单元生死”功能，结合车站的实际施工顺序模拟了整个施工过程；
　　（2）验算了车站一期施工范围和3、7号线主体结构的抗浮稳定性，包括安全系数的计算、抗拔桩桩身轴力及对抗拔桩的增设分析；
　　（3）车站结构各层板、柱、梁的内力计算，并利用有限元分析软件MIDAS进行板的平面辅助计算，通过对比分析两种软件的计算结果，验证了计算的合理性；
　　（4）根据相关文献并结合车站场地的实际情况，分析了基床系数在长期条件下的变化，对车站结构受力产生的影响；
　　（5）从整体变形特点、分期施工影响等方面对车站结构做了整体分析，并针对分析结果，提出了几点车站结构施工的建议。

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第1章 绪论

1.1地铁的发展

1.2地铁车站在国内外的研究现状

1.3选题背景

1.4本文主要研究内容

第2章 有限元分析理论基础

2.1有限元分析的理论基础与发展

2.2有限元软件ANSYS 及在本工程中的应用

2.3本章小结

第3章 地铁车站的有限元模拟

3.1工程概况

3.2有限元模拟

3.3车站施工过程模拟

3.4本章小结

第4章 车站主体结构的抗浮验算

4.1 3、7号线一期施工部分抗浮验算

4.2 3、7号线二期施工部分抗浮验算

4.3 本章小结

第5章 车站结构空间分析计算

5.1 车站结构计算原则

5.2荷载取值及组合系数

5.3 典型截面

5.4 计算结果分析

5.5 车站结构关键连接部位的应力

5.6 基床系数对变形模拟分析的影响

5.7 车站结构总体分析

5.8 对车站结构施工的建议

5.9 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 需要进一步研究的问题

致谢

参考文献

附录A

附录B