不均匀地层地铁车站结构内力分析和减少沉降方法研究

论文摘要

福州轨道交通一号线需穿过淤泥、粉质粘土和不同风化程度的岩石,且土层中夹杂有砾石、漂石等,工程地质条件复杂,将对地铁车站结构的纵向受力和沉降产生不利影响,并关系着地铁的安全运营。本文以福州地铁排下站为工程背景,对不均匀地层条件下地铁车站结构的内力、变形和减少沉降的方法进行分析研究。论文首先系统阐述了地下工程中箱形框架的计算理论,比较了高层建筑箱形基础与地铁车站箱形框架结构在内力计算上的异同,通过分析指出,地铁车站埋于土中,四周承受不同程度的荷载,除了要计算因素多变的岩土压力外,还要考虑地下结构与周围岩土的共同作用。地铁车站可采用箱形框架结构的结构力学方法进行内力计算。针对福州地铁排下站,采用SAP、ANSYS有限元分析软件,分别计算车站主体结构的内力,得到车站主体结构设计参数。在地下结构内力计算方面,SAP的计算结果比较准确。接着采用ANSYS有限元分析软件,建立二维分析模型,模拟车站基坑开挖,得到开挖过程中的内力和位移。对于车站主体结构,进行三维模型计算分析,得到自然土层情况下车站结构的内力及沉降,计算结果偏大,对结构安全不利。为此,通过分析引起车站不均匀沉降的因素,比较减少沉降的方法,提出采用柱下打钻孔灌注桩和三轴搅拌桩抽条加固法加固排下站地基,并对加固后的工程结构进行数值计算,结果表明,加固后车站结构的内力及沉降都大为减小,说明柱下打桩和深层搅拌桩加固排下站地基是有效的,研究结果可为不均匀地层条件下地铁车站的设计和施工提供参考。图61张,表26张,参考文献32个

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图或附表清单
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 车站结构纵向变形及内力产生的原因
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文研究的背景、内容和方法
• 1.4.1 研究背景
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 研究方法
• 2 地铁车站的箱形框架结构内力
• 2.1 引言
• 2.2 箱形基础的地基强度与变形
• 2.2.1 自重应力阶段的地基变形
• 2.2.2 附加应力阶段的地基变形
• 2.2.3 恒应力阶段的地基变形
• 2.3 高层建筑箱形基础的计算与设计
• 2.3.1 高层建筑箱形基础的简介
• 2.3.2 地基反力计算
• 2.3.3 箱形基础结构内力计算
• 2.4 高层建筑中的共同作用研究
• 2.4.1 共同作用
• 2.4.2 高层建筑基础设计理念
• 2.4.3 高层建筑基础设计中注意的问题
• 2.5 地下建筑结构的发展现状和计算方法
• 2.6 地下结构的地基梁计算理论
• 2.6.1 地基梁的三种假设
• 2.6.2 弹性地基梁法之温克尔假设
• 2.6.3 弹性地基梁法之半无限体假设
• 2.7 箱形框架结构理论
• 2.7.1 地下建筑结构形式
• 2.7.2 地下结构的计算理论
• 2.7.3 设计理论
• 2.8 地下结构闭合框架计算方法
• 2.8.1 用结构力学算
• 2.8.2 用SAP计算结构内力
• 2.8.3 用ANSYS计算结构内力
• 2.9 小结
• 3 车站的不均匀沉降模拟
• 3.1 地铁车站开挖过程的二维模拟
• 3.1.1 模型简介
• 3.1.2 模型的材料及参数
• 3.1.3 模拟步骤
• 3.1.4 模拟结果
• 3.2 分析引起车站不均匀沉降的因素
• 3.2.1 下卧层不均匀
• 3.2.2 荷载不均匀
• 3.2.3 施工影响差异
• 3.3 地基处理
• 3.3.1 地基处理设计计算的三个原则
• 3.3.2 地基处理方法
• 3.3.3 地铁车站的不均匀地基处理方法
• 3.4 纵向地铁车站的二维模拟
• 3.4.1 模型简介
• 3.4.2 模型的材料及参数
• 3.4.3 模拟结果
• 3.5 地铁车站的三维沉降模拟
• 3.5.1 ANSYS建立三维模型
• 3.5.2 导入FLAC进行内力及沉降计算
• 3.5.3 模拟结果
• 3.6 小结
• 4 防止车站沉降的其它措施
• 4.1 减少降水引起的沉降
• 4.2 防止开挖时引起的不均匀沉降
• 4.3 设置诱导缝
• 4.4 车站施工中应注意的事项
• 4.5 小结
• 5 文章总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果