地鐵結構計算
關注創建者：歐美規范和軟件 創建時間：2023-01-07
地鐵結構計算的視頻教程
abaqus明挖隧道荷載-結構法內力計算及結構配筋
荷載結構法內力計算（水土荷載等的計算） 荷載組合（分項系數取值） 線荷載在abaqus中的施加（解析場表達式的建立） 根據內力結果進行結構配筋并繪制配筋圖
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地鐵結構計算的實例教程
一、荷載分類：
1、結構自重
結構自重由程序自動加載。混凝土結構容重采用25kN/m3。
2、車輛、人行荷載
車荷載、人群荷載簡化成1m厚等代土荷載20kN/m2。
3、豎向、側向壓力
根據《鐵路隧道設計規范》(TB10003－2005)附錄E進行計算；
4、其他荷載
(1) 水壓力：根據地勘資料，結構范圍內未見穩定地下水位。設計時：對敞口段，地下水位取至回填地表；其余段地下水位取至結構頂。外水壓力折減系數為1.0。
(2) 施工荷載：設備運輸及吊裝荷載、施工機具及人群荷載；10kN/m2計算。
二、荷載計算簡圖如下：
三、本模型需要注意的問題
1、土彈簧的設置
隧道二襯外圍彈簧為單向彈簧（只單向受壓），ANSYS中可以采用link10 或者combin39 進行模擬，相關文章可以參考本公眾號前面的歷史消息。
土彈簧的具體數值與單元長度以及圍巖彈性反力系數相關，反力系數可根據地勘報告酌情決定，本次出入口位于中風化巖層內，取反力系數為200Mpa。
2、單元坐標系方向
建模完成后，需要查看梁單元的單元坐標系，各單元坐標系方向應協調，梁單元Z方向須指向襯砌內部，不然后面后處理的時候彎矩圖、剪力圖、軸力圖會顯得很怪異。
3、荷載的加載
按規范求出的荷載為線荷載，在模型中，需將線荷載轉為節點荷載施加到節點上面，所以這時候循環比較重要，特別應注意頂部斜梁荷載的施加，往期文章也有說明。本次荷載計算示意如下：
4、結果的提取
結果采用單元表獲取，采用list命令可直接提取關鍵位置處的內力值，提取標準組合下的結構內力值，根據規范采用容許應力法進行配筋設計。
展開 購買后會得到 地鐵盾構模擬計算模型 及操作文檔的下載鏈接
采用MIDAS GTS NX軟件模擬盾構推進導致的地表、鄰近建筑結構沉降。盾構隧道施工工藝復雜，模擬過程中需要根據研究內容、地質條件、結構受力等特征進行適當簡化。
本案例分析了加固、未加固兩種條件下的地表沉降和建筑沉降。
未加固條件下計算結果：
加固后計算結果：
景建輝 姜豐 張遠彬 (中車青島四方機車車輛股份有限公司技術中心)
摘 要: 對于地鐵車輛，車體下部安裝的各種設備部件安全性至關重要。本文以某地鐵車下吊掛托架結構優化設計為例，首先利用 HyperMesh 軟件對設備吊掛結構進行有限元結構建模，經過 Radioss 計算模塊分析驗證，發現原設計結構的不足之處。然后分別使用 Inspire 和 OptiStruct 專業拓撲優化程序，對設計結構進行優化。參考構架載荷傳遞路徑，同時綜合考慮結構材料、焊縫位置、板厚等要素，確定工程化方案，相比原設計減重約 35%。最后總結地鐵車下結構優化的一般性技術路線，為優化設計提供指導。
1 概況
目前，世界各國經濟發展受到能源和環境成本制約，低排放、低能耗、環境友好的軌道交通出現了新活力。隨著我國國民經濟的快速發展，中大型城市的逐步擴展，地鐵作為城市公共交通的重要組成部分，在方便出行、緩解城市交通壓力、拓展城市空間等方面日益重要，我國的地鐵軌道交通近幾年得到了快速發展。根據國家交通運輸部數據[1]，截止 2018 年底，我國已有 35 個城市開通地鐵，14 個城市正在建設當中，城市軌道交通車輛保有量達到 3.4 萬輛，比 2014 年增長了近一倍。
為了減輕地鐵車輛總體質量，不銹鋼和鋁合金材質車體得到廣泛的應用，設備吊掛結構雖然質量較小（一般在 10kg 以下），但車下吊掛設備眾多，對整車質量影響不能忽視。車輛運行時，直接或間接固結在車體下部設備在工作過程中承受各種振動交變載荷，尤其是車體下方安裝的各種質量較大的電氣部件，其機械結構的可靠性至關重要，直接關系著行車安全。所以應在保證地鐵車下吊掛結構強度和安全可靠前提下，優化結構承載方式，盡量降低吊掛托架結構質量。
展開 清華大學教授潘鵬在“第四屆工程結構減隔震與高效抗震技術交流會”上做了題為《地鐵周邊建筑三維隔振技術研究》的精彩報告！
報告主要分為五個部分：技術背景；三維隔震（振）裝置開發；三維隔震（振）結構振動臺試驗；建筑三維隔震（振）技術的工程應用；總結。
開篇介紹了研究背景和意義。中國地鐵全面建設，40多個城市開始修建地鐵， 未來十年中國軌道交通市場將建7395公里地鐵線，總價值達3萬8千億。地鐵運行引起的環境振動已成為城市重要的環境污染源。
地鐵運行激勵所導致的周邊結構振動，特別是豎向振動不容忽視。建筑應對地鐵環境振動的綜合解決方案主要有三種：軌道隔振、傳播途徑隔振、建筑物隔振。
一、技術背景
該部分主要介紹了建筑三維隔震（振）技術的定義。
二、三維隔震（振）裝置開發
本節介紹了橡膠-雙摩擦擺三維隔震（振）支座的定義、支座性能試驗、支座試件豎向剛度、支座試件極限承載力、支座水平性能、支座性能試驗的結果。
通過支座性能試驗主要結論如下：1）豎向壓力變化的幅值增大時，表現出的等效豎向剛度減小，因此區分豎向單調剛度（大幅值）和豎向循環剛度（小幅值），分別為296kN/mm和458kN/mm。預計在軌道交通振動隔振中支座表現的自振頻率為8.8Hz。
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針對鋼架局部增加鋼板或型鋼加強筋
適用對象：主要針對鋼架梁柱的局部變形或應力集中區域。
具體做法：對于鋼架的梁、柱，可在其翼緣或腹板處焊接角鋼、槽鋼等作為加強筋，形成“桁架”或“框架”效應，有效提高抗彎和抗扭剛度。
優點：針對性強，施工相對簡單快捷。
缺點：可能增加少量重量，需注意焊接工藝防止產生新的應力集中
強風會對雨棚產生巨大的風壓（包括正壓和負壓），可能導致：
整體傾覆：若基礎錨固不足，風荷載可能將整個雨棚掀翻。
局部破壞：如支撐桿件彎曲、連接件斷裂、覆蓋材料撕裂等。
共振效應：若結構自振頻率接近風振頻率，可能引發劇烈晃動，加速疲勞破壞。
如何避免強風對結構的影響：
1. 科學計算風荷載
依據規范：按《建筑結構荷載規范》（GB 50009）或當地風壓地圖取值
1、 結構設計信息
結構類型：無側移鋼框架
載荷分類：
靜荷載：包括支架自重、脫硝設備（催化劑模塊、反應器殼體等）重量、保溫層及附屬管道重量。
活荷載：考慮檢修人員、工具、積灰荷載（尤其SCR脫硝中灰分較高），通常按規范取2-5 kN/m2。
動荷載：風機振動、煙氣流動脈動荷載（需結合流體力學分析），地震荷載。
設計規范：
1. 《建筑荷載設計規范
20250320083024620.pdf
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1.工程概況
該脫硫塔位于廣東省陽江，高75.538m，為單管變截面脫硫塔，現取該脫硫塔作為計算對象進行結構計算。
鋼脫硫塔尺寸及截面，自上而下變化如下，見表1：
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