地铁结构设计与计算2.pptx

1、地下铁道地铁结构设计与计算（2）地铁结构设计与计算（2）2主要内容：1.岩体力学方法概述2.数值分析法的含义与类型3.有限元建模分析方法3 求解方法解析法特征曲线法数值分析方法剪切滑移破坏法 分析思路岩体力学方法的出发点是支护结构与围岩相 互作用，组成一个共同承载体系，其中围岩为主 要的承载结构。计算模式为地层结构模式，即处于无限或 半无限介质中的结构和镶嵌在围岩孔洞上的支护 结构所组成的复合模式。特点：能反映隧道开挖后的围岩应力状态。分析流程概述含义与类型有限元法4主要内容：1.岩体力学方法概述2.数值分析法的含义与类型3.有限元建模分析方法地铁结构设计与计算（2）5数值分析方法：是将一些可

2、以用常微分方程、偏微分方程、积分方程、线性方 程组或非线性方程组来描述、但用纯解析方法又难以求解，或求解的过程非常 繁杂、工作量巨大的工程问题，运用插值函数、函数逼近与数据拟合等方法，并借助计算机的优势用计算软件来进行的方法。FDM有限差分法finite difference methodFEM有限元法finite element methodBEM边界元法boundary element methodUEM无界元法unbounded element methodDEM离散元法discrete element methodC耦合法coupling method概述含义与类型有限元法6主要内容：

3、1.岩体力学方法概述2.数值分析法的含义与类型3.有限元建模分析方法地铁结构设计与计算（2）7有限单元法（Finite Element MethodFEM）：把围岩和支护结构都划分为若干单元，然后根据能量原 理建立单元刚度矩阵，并形成整个系统的总刚度矩阵。从而求出系统中各节点的位移和单元的应力。计算范围在五倍洞径范围之外将小于1，三倍洞径之外约小于5。（各方向均不小于35倍洞径。）对非圆形洞室或各向异性岩体材料中开挖的洞室，计算 范围应适当扩大。概述含义与类型有限元法8单元离散单元划分的疏密，大小和 形状都会影响计算精度。目标区域单元划分可加密，而其它区域则可稀疏一些。疏密区单元大小相差不宜过

4、大，应尽可能均匀过渡。考虑对称性，取半研究，减少计算工作量和时间。单元类型围岩：四节点或八节点的四边形等参元。喷射混凝土或模注混凝土衬砌：与围岩相同。锚杆：轴力杆单元。边界条件两 侧 边 界 按 水 平方向固定，铅直方 向自由；下 边 界 约 束 一 般按铅直方向固定，水平方向自由。概述含义与类型有限元法9周边上各点的初始应力“解除”“等效释放荷载”。开挖模拟“等效释放荷载”“荷载释放系数”。概述含义与类型有限元法10稳定性分析超载系数法将外荷载乘以系数值，并逐渐增大值进行反复计算，直到计算不能收敛为止。材料安全储备法（强度折减法）将材料的主要强度特征值，如乘以K值，逐渐降低值并反复计算到围岩失稳为止。经验类比法将计算所得洞壁变形值或塑性区范围与允许位移值或塑性区大小进行比较。概述含义与类型有限元法