midas-GTS在地铁、基坑、隧道工程中的应用

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北京迈达斯技术有限公司刘昭北京迈达斯技术有限公司北京迈达斯技术有限公司452002中国2008印度2008日本2002美国4个子公司28个代理公司150国家应用MIDASIT全球服务网络北京、上海、广州、成都、武汉、沈阳、西安建筑领域midasGen1996年桥梁领域midasCivil2001年midasFEAmidasBDSmidasBuilding岩土领域midasGTS2005年midasGeoX2013年机械领域NastranFXmidasNFX2009年业务范围之一:软件开发、销售和服务midasSWS2012年业务范围之二:工程咨询服务桥梁工程建筑工程岩土工程北京迈达斯技术有限公司北京迈达斯技术有限公司工程说明:工程包括14km隧道,7个车站和大约300万m3岩料(挖掘),隧道和车站通过挖掘和爆破形式实现,支护形式采用喷锚结构,赫尔辛基地铁站和区间线部分位于海平面以下,地铁线多段位于市区(建有高层建筑及重要结构物)下方。位移云图车站-管线-荷载计算模型工程说明:为了确保直径线预埋段二次衬砌施工的安全性,对预埋段的支撑拆除进行了施工力学分析。计算的主要目的是分析支撑拆除过程中边桩和未拆除的支撑(柱)的稳定性,以确保施工过程中的安全。施工工况:1)拆除该段的临时柱或临时竖向支撑;2)施工该段的仰拱;3)拆除该段的水平支撑;4)施工边墙和顶板。断面图钻孔桩?右线中线左线中线轨面临时结构计算模型拆除竖撑竖向位移:8.12mm施作仰拱竖向位移:9.91mm拆除横撑竖向位移:9.73mm施作边墙竖向位移:12.44mm桩的侧向位移边桩和支撑弯矩边桩和支撑轴力工程说明:某地铁线区间为大跨段,采用PBA工法施工。大跨段PBA工法结构断面如图2所示。区间结构埋深约7.6m,开挖面净跨15.4m,高10.405m。两侧小导洞净跨3.6m,小导洞内施作Φ1200@2000人工挖孔桩,拱顶施作Φ159×10大管棚,分部开挖扣拱,下挖至底板后由下而上顺作二衬。沿区间隧道走向,结构上部有多条管线,侧向有一小型隧道。受影响较大的有Φ1000雨水管(距导洞拱顶径向距离为7.8m)、Φ1400上水管(距主洞拱顶径向距离为6.0m)、700×500电信(距主洞拱顶径向距离为6.8m)、Φ800上水管(距导洞拱顶径向距离为9.7m)、1800×2300电力隧道(距导洞拱顶径向距离为9.1m),还有一些直径较小的天然气管和上水管。区间隧道不管线及小型隧道的位置关系如左图所示。7zc35.271740.3740.0742.5741.2737.1739.1738.77617zc71zc776141650.8747.3746.5748.4748.1746.27fx133332111PBA工法结构断面及地层分布(单位:mm)GTS计算模型二衬不管线位置关系图主洞二衬完成后的地表沉降45.75mm主洞二衬完成后的管线沉降(电力隧道2.41mm)主洞二衬完成后的支护结构沉降主洞初支:74mm边桩:11mmPBA工法(二衬顺作)边桩水平位移:最大值10mm弯矩305KNmPBA工法(二衬顺作)边桩内力剪力323KN轴力2792KN工程说明:某地铁工程,考虑地震动对车站的影响,需要进行动力计算。场地地震等级为E2,重现年期475年,对应概率水准为50年超越概率10%的设计地震动参数。计算模型各土层所采用参数参考相应勘察报告。计算采用三维地层-结构动力相互作用模型,计算模型的侧面人工边界距地下结构的距离为64.35m,底面人工边界宜取至结构底板以下15m,上部边界取至地表。模型尺寸为:250*150*45,模型边界为粘弹性吸收边界,其计算模型及结果如下。计算模型GTS计算结果典型断面绝对位移(断面1)说明:为进一步分析车站穿越丌均匀地层时地震反应,分别对车站结构纵向及横各进行构件分析。此报告中,只选取横向结构某一截面(典型断面1)计算结果。地震工况有水弯矩地震工况有水剪力说明:通过读取所选择断面的横向位移,将时程分析得到的结构相对变形(取结构底板处变形为0),采用荷载、位移-结构模型,对各构件进行强度验算。工程说明:Oden塔身共计49层,几何尺寸见图,该结构位于地表倾斜地段,周边有学校、别墅、道路等。分析模型70m33m70m150mODEONexcavationvillasHighschoolTénaostreetPointdujourGTS计算模型竖向变形云图土体塑性区竖向变形云图水平向变形云图工程说明:某基坑项目邻近地铁区间,规划用地面积约为27000m²,场地内拟建2幢3层办公楼,3幢5层办公楼,均设2层地下室。西侧为正在建的地铁线路某车站,车站为地下二层结构。拟开挖基坑也为地下二层,基地下一层不车站站厅层连接。基坑分1、2、3区分别进行开挖。其中,1区为地下两层,开挖深度11.15m,东侧邻近体育场;2区为地下两层,开挖深度11.25m,南侧邻近在建地铁线区间;3区为承台外扩区,开挖深度为1.9m。基坑分区及不地铁位置关系图1区2区3区GTS计算模型示意图说明:由于1区离地铁车站较远,因此在计算中只考虑2区及3区对地铁车站的影响;此外,工程要求离地铁车站较近基坑维护结构先于地铁隧道掘进前完成,因此在隧道施工之前先完成基坑维护结构施工。基坑施工完毕后隧道竖向变形(1.68mm,0.96mm)基坑施工完毕后隧道侧向变形(3.59mm,2.15mm)A、B两相临基坑平面位置示意图工程说明:拟建某建筑基坑A周围有一正在建的基坑B。基坑A开挖深度为15~28m,基坑B开挖深度为12.6m~17.6m。该工程存在主要问题为:一是两基坑土层分布及物理力学指标存在一定的差异;二是A、B两基坑间净距仅约20m,局部更小,基坑开挖相互有影响,幵丏已无法按传统半无限体平面假设计算主动土压力。GTS计算模型地基水平位移维护结构水平位移维护桩弯矩(MYY)第一道支撑轴力(FX)基坑B水平位移(DX)基坑B水平位移(DY)工程说明:隧道全长175m,其中暗洞段长143m,属短隧道。隧道最大埋深23m,地质条件为Ⅴ级围岩,最大开挖跨度32.2m,属软弱围岩大跨隧道。荷载结构法计算模型二衬水平变形二衬弯矩中隔墙竖向位移中隔墙水平位移地层损失法计算模型第一主应力地层竖向位移第三主应力工程说明:某隧道(马德里30公里处)TBM-EPB技术应用。主要目的是介绍一种基于有限元理论的3D数值计算方法,该方法主要用来预测TBM掘进过程中的影响。工程示意图工程说明:阿联酋“迪拜塔”高818m及地下5层,采用桩-筏基础。通过三维有限元分析,计算筏板基础变形及受力、桩基的变形及受力。GTS计算模型地基位移变形筏板弯矩桩基轴力北京迈达斯技术有限公司结构计算简图结构弯矩结构轴力结构剪力NO2.线性静力分析结构轴力结构剪力NO3.非线性静力分析本构模型:弹性邓肯-张横向各向同性应变软化特雷斯卡剑桥模型范梅塞斯D-minmodel德鲁克-普拉格节理模型霍克-布朗莫尔-库仑Jardine模型修正莫尔-库仑修正剑桥用户自定义本构工程应用:荷载结构法地层损失法应力分析:--线性--非线性本构模型:弹性邓肯-张横向各向同性应变软化特雷斯卡修正剑桥模型范梅塞斯D-minmodel德鲁克-普拉格节理模型霍克-布朗莫尔-库仑Jardine模型修正莫尔-库仑用户自定义本构功能介绍工程应用:隧道开挖工法模拟筏板基础地铁工程基坑工程施工阶段分析:--基坑工程--隧道工程--地铁工程--地下洞室--采矿工程分析内容:--施工工法模拟--支护结构受力分析--土层变形性状分析--降水影响分析--临近建筑风险评估--土体换填模拟--支护结构稳定性评估工程应用:土石坝渗流分析水库坝区渗流分析海底隧道渗流应力耦合分析基坑降水分析渗流分析及与应力场耦合分析:--稳定流--非稳定流分析内容:--可考虑非饱和特性--浸润线--流量--流网--梯降--流速--可考虑降水、降雨、排水等工况的影响--程序提供非参考的饱含土函数曲线工程应用:列车影响分析地铁车站地震荷载分析列车运行对古建筑基础影响1D自由场分析动力分析:--1D自由场分析--2D/3D时程分析--2D/3D反应谱分析分析内容:--地震荷载--移动荷载--爆破荷载--动力荷载助手--非线性动力分析工程应用:边坡施工阶段稳定分析露天矿稳定分析陡边坡稳定分析考虑抗滑桩的稳定分析边坡稳定分析:--强度折减法--极限应力平衡法分析内容:--2D/3D稳定分析--可考虑支挡结构影响--可考虑锚杆锚索影响--可考虑降雨影响--可进行施工阶段分析--可进行渗流应力耦合FactorofSafety=1.8875工程应用:堆土效应分析排水分析固结分析:--FEM法--比奥固结理论分析内容:--堆土效应分析--排水效应分析--地基处理方案评估--材料换填模拟--可考虑CFG桩等效果FactorofSafety=1.8875NO.1多种几何建模功能标准几何体:箱形、圆柱、圆球、圆环、圆锥二维几何到三维几何方法:扩展、旋转、放样、扫描对几何体进行编辑功能:圆角、倒角、偏移、曲线及曲面的修剪与分割布尔运算:合集、差集、交集多种形式的高级建模功能:印刻、投影、修补、镜像等CAD水平的捕捉:节点、中点、圆心、交点、网格节点、格栅多种选择方式:点选、框选、多段线、圈选FactorofSafety=1.8875NO.2丰富的接口导入格式:STEP、IGES、Brep、Parasolid、DXF2D/3D(CAD)、STL(网格)、midasMxT导出格式:STEP、IGES、Brep、SoilWorks3D/2DCAD导入GTSGen模型导入GTSGTS剖面导入SWS中NO.3锚建模助手NO.4隧道建模助手NO.5地形数据生成器NO.664位计算内核+GPU计算内核NO.7丰富的网格划分形式自动划分网格映射划分网格混合单元网格焊接功能混合单元网格单元分布和构成NO.8GTS析取单元NO.9动力荷载生成器自动生成爆破荷载自动生成列车荷载NO.10后处理GTS单元类型•一维单元:桁架、植入式桁架、梁单元(变截面)、桩单元、土工格栅、只受压单元、只受拉单元、间隙单元、钩、1D仅显示;•二维单元:板单元、测量板单元、平面应力、平面应变、轴对称、土工格栅、2D仅显示;•三维单元:四面体/五面体/六面体实体单元;•连接单元:弹簧连接、刚体连接、壳界面、接触单元;GTS边界不荷载荷载条件边界条件•自重•节点集中力、节点弯矩•强制位移•压力荷载•梁单元/连接梁单元荷载•节点/单元温度、温度梯度•预应力•其他工况结果•节点质量•反应谱分析数据•时程分析数据•地面加速度•时变静力荷载•节点/面动力荷载•时程结果函数•支撑、地面支撑•节点水头•节点/曲面流量•渗流面•渗流边界函数•非饱和特性函数:渗透率、含水率•非固结边界•排水边界•滑动表面•修改单元属性•修改施工阶段单元属性•粘弹性边界北京迈达斯技术有限公司产品名称所涉及工程领域典型用户midasGTS岩土和隧道有限元分析软件V2013地铁工程、隧道工程、边坡工程、尾矿坝工程、渗流问题、地基处理、动力计算等铁道部一第勘察设计研究院铁道部二第勘察设计研究院铁道部三第勘察设计研究院铁道部四第勘察设计研究院铁道部五第勘察设计研究院midasSoilWorks二维有限元分析与设计软件V2013地铁工程、隧道工程、边坡工程、尾矿坝工程、渗流问题、地基处理、动力计算等江苏省交通设计院中航勘察设计研究院midasGeoX基坑支护设计平台V2013基坑支护设计、基坑支护行标(2012)、北京、天津、上海、广州等地标北京市航天勘察设计研究院相关领域代表项目上海宜山路基坑工程(铁三院)凤凰山隧道(江苏交通设计院)GTS主流岩土和分析软件SoilWorks二维岩土分析和设计软件GeoX基坑支护与业设计平台网络培训一对一培训集中培训交流会开发团队直接服务电话支持midasGSG大中华群(160067076)GSG

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