盖挖逆作地铁车站施工力学及数值模拟

摘要

随着各国经济和城市化的快速发展，城市交通问题日益突出，而修建地铁是解决此问题的一个重要手段。本文研究了一种适合在交通繁忙的城市中心地区修建地铁车站的方法--盖挖逆作法，其具有明显的经济效益和社会效益。
　　 本文采用ANSYS有限元软件，建立某盖挖逆作地铁车站的土体.结构模型，对其进行施工过程的模拟和动力时程分析，探索和研究地铁车站结构在施工过程中的内力、变形规律以及在地震荷载作用下的动力响应规律。研究中解决了粘弹性人工边界的设置、Rayleigh阻尼的计算、土-结构接触非线性的处理等问题，得出的主要结论如下：
　　 在各施工工况中，由于地基回弹、自重和施工荷载的影响，地下连续墙、立柱和顶板在竖向呈现反复隆沉的变形规律；盖挖逆作法对结构的差异沉降有良好的控制作用；在侧向土压力和水平支撑层板的作用下，地下连续墙水平变形由“弓”形发展为“S”形；层板的巨大水平刚度可以良好的控制地下连续墙的水平变形；得出了施工中各工况下各内力的最不利位置；地下结构的动力响应特征主要受地基土体特性影响，与自身自振特性关系不大；竖向地震作用会显著增加中间柱的轴力，降低其抗剪能力，使其更易受到破坏；地震荷载作用下地铁车站的各节点处内力值较大，最危险构件为中间柱，其次为地下连续墙与底板的连接处，地下连续墙与楼板的连接处和中间柱应该被重点加强。