深圳地铁有限元分析计算书
深圳地铁11号线车辆商务车厢座椅的强度分析与优化设计
深圳地铁11号线车辆商务车厢座椅的强度分析与优化设计吴俊杰;王雁东;李振阳;郭海洋
【期刊名称】《技术与市场》
【年(卷),期】2022(29)9
【摘要】以深圳地铁11号线商务车厢座椅为研究对象,对其结构进行了介绍,同时运用有限元方法,对该座椅的悬臂支座的应力和变形情况进行了仿真分析。
根据仿真结果,对支座的结构进行了优化,提出了2种不同的优化方案。
最后,对这2种优化方案重新进行了有限元分析和对比。
【总页数】4页(P30-33)
【作者】吴俊杰;王雁东;李振阳;郭海洋
【作者单位】中车株洲电力机车有限公司工业设计研究所
【正文语种】中文
【中图分类】U46
【相关文献】
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某地铁车站-主体结构计算书
四、计算模型因车站主体是一个狭长的建筑物，纵向很长，横向相对尺寸较小。
主体计算取延米结构，作为平面应变问题来近似处理，考虑地层与结构的共同作用，采用荷载－结构模型平面杆系有限元单元法。
计算模型为支承在弹性地基上对称的平面框架结构，框架结构底板下用土弹簧模拟土体抗力，车站结构考虑水平及竖向荷载。
按荷载情况、施工方法，模拟开挖、回筑和使用阶段不同的受力状况，按最不利内力进行计算。
中柱根据等效EA 原则换算墙厚。
本站围护桩与主体结构之间设置柔性防水层，按重合墙考虑，即围护结构与内衬墙之间只传递径向压力而不传递切向剪力，SAP 计算时，采用二力杆单元来模拟围护桩与内衬墙的这种作用。
车站断面的计算模型如图2-1-1所示。
图2-1-1 车站断面计算模型五、荷载组合与分项系数5.1、荷载分类荷载类荷载名称 荷载取值 永久 荷载结构自重按实际重量 覆土重 土容重按18~20kN/m 3侧水、土压力 施工阶段按主动侧土压力计算，使用阶段按静水浮力 按地质资料提供的稳定水位计算设备重量 设备区荷载按8kPa 计，当设备荷载大于8kPa 可变荷载基本可 变荷载 地面超载20kPa 均匀活载 地面超载引起的侧向土压力 按土压力侧向系数确定 人群荷载 公共区人群荷载按4kPa 计 地铁车辆荷载及其动力作用列车荷载按列车满载条件确定 其他可 温度变化影响5.2、荷载组合根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)、《建筑抗震设计规范》、《人民防空地下室设计规范》（GB 50038-94）和《地铁设计规范》（GB 50157-2003）的规定，按结构在施工阶段和使用阶段可能出现的最不利情况进行荷载组合,各种荷载组合及分项系数见下表。
荷载组合表六车站结构断面计算6.1 结构主要尺寸车站标准段横断面盾构井段横断面主体外挂段横断面6.2标准段断面计算6.2.1 计算的钻孔资料计算采用钻孔M7Z3-SXSZ-013。
相应土层的地质参数如下：6.2.2 计算过程设计中考虑地震和人防等荷载偶然组合，并按照承载力极限状态和正常使用极限状态两种工况验算结构在施工阶段和使用阶段的结构受力。
基于有限元分析的地铁站深基坑支护设计
结构 ， 工开挖 时充分考 虑时空效应 ， 施 尽量 分小段 开 挖 ， 挖 到 位 后 及 时 架 设 钢 支 撑 。基 坑 开 挖 遵 循 开
“ 分段分层、 由上而下、 先支撑后开挖 ” 的原则 ， 开挖 步序如下 ：
算 。每加 一道支 撑 ， 就根 据 上一 次墙 体 先期 发 生 的
ｌ 工 程概况
某 地 铁 车 站 拟建 主体 结 构 为 三层 一 柱 两 跨 框 架 ， 板埋深 ２ ｍ， 底 ０ 拟采用地下 连续 墙作为 主体 围护
变形进行修正。其计算图式 ， 如图 Ｉ 所示， 支撑轴力 计算结果 ， 见表 １ 。 ２ ２ 基坑 围护结构 变形和 内力分析 ．
质粘土 、 淤泥质 粘土 和淤 泥质粉质 粘土 等软土层 、 淤
涉及 到强度和稳 定 问题 ， 涉及 到变 形 问题 。近 年 又 来， 随着 经济建设 的不断发 展和城市 发展 的需要 ， 基 坑 工程不仅 数量增 多 ， 而且 向着更大 、 更深 的方 向发 展， 地铁基 坑工程更具 有其特殊 性 。
处 ， 架设第 五道 钢 支撑 ； 六 步 ： 掏槽 第 开挖 至第 六道
钢支撑下 ０ ５ ． ｍ处 ， 掏槽架设第六道 钢支撑； 第七
步： 开挖至基 坑底 ， 做垫层 等 。 施 主体 围护总深度 ４ ｍ。地铁 基坑 范围内主要 工 ２ 程地质 情况 自上而 下分 别 由素 填 土 、 沉积 形成 的粉
第 一步 ： 挖至第一 道钢支 撑 下 ０５ 开 ．ｍ处 ， 槽 掏
梁单元 Ｂ Ａ ３ Ｅ Ｍ 模拟 ， 每隔 ｌ ｍ设置一个节点 ； 开挖 面以下弹性地基用弹簧单元 Ｃ Ｍ Ｉ １ Ｏ ＢＮ ４模拟， 沿深 度每隔 １ ｍ设置一个弹簧单元 ； 钢支撑用平 面杆单 元 ＬＮ １ ＩＫ 模拟 ， 考虑到实际工程 中支撑往往采用对 撑的形式， 此处支撑计算长度取总支撑的一半。 基坑开挖到基底后底板、 侧墙、 中板、 顶板浇筑 后可以当成一道刚度很大的支撑 ， 因此 ， 整个施工过 程中围护结构的最大内力和变形主要取决于开挖过
深圳前海交易广场地铁上盖项目振动和固体噪声计算分析
深圳前海交易广场地铁上盖项目振动和固体噪声计算分析深圳前海交易广场地铁上盖项目是一个重要的城市综合体项目，拥有大量商业空间和人流量，必然会带来一定程度的噪声和振动问题。
为了确保项目的可持续发展和降低对周边环境的影响，进行地铁上盖项目的振动和固体噪声计算分析是必要的。
1.振动计算分析振动是由地铁列车行驶过程中的电机和轮轨交互作用产生的。
为了减少地铁列车振动对楼体的影响，需要通过计算分析来确定减振措施的合理性和有效性。
首先，需要对列车运行状态进行详细的模拟，并得到地铁列车在运行过程中产生的振动荷载。
这些振动荷载可以通过测量来获取，并且需要考虑列车类型、速度、轴距和轨距等因素的影响。
然后，可以通过有限元分析软件对地铁上盖建筑结构进行模拟。
模拟过程中需要考虑结构材料的物理性质、几何形状和边界条件等因素。
通过对振动荷载的施加，可以计算得到建筑物结构的振动响应，如位移、速度和加速度等。
最后，通过对振动响应进行评估，可以得到结构的振动响应指标，如振动频率、振动幅值和振动速度等。
根据国家标准和相关规范，可以对这些振动指标进行评价，以确定是否满足设计要求。
固体噪声是由地铁列车运行过程中的机械振动传导到建筑结构和地面产生的。
为了确保地铁上盖项目的噪声水平不超过周围环境的限值，需要进行固体噪声计算分析。
首先，需要通过测量和监测来获取地铁列车产生的噪声源。
这些噪声源包括列车的电机声、轮轨摩擦声和车轮与轨道过渡区的碰撞声等。
然后，可以通过有限元分析软件对建筑结构进行模拟，以确定噪声传导路径和传递特性。
需要考虑建筑结构的材料特性、几何形状和边界条件等因素。
通过施加噪声源的振动力激励，可以计算得到建筑结构和地面上噪声的传导和衰减情况。
最后，通过对建筑结构和地面上噪声传导情况进行评估，可以得到目标区域内的固体噪声水平。
根据国家标准和相关规范，可以对这些噪声水平进行评价，以确定是否满足设计要求。
综上所述，深圳前海交易广场地铁上盖项目的振动和固体噪声计算分析是保证项目可持续发展和减少对周边环境影响的必要措施。
深圳地铁九号线向西村站至文锦站区间盾构下穿建筑物桩基数值分析
深圳地铁九号线向西村站至文锦站区间盾构下穿建筑物桩基数值分析发布时间：2022-04-24T03:39:18.829Z 来源：《中国建设信息化》2022年第1期作者：刘倍1，杨旭光2，艾俊3[导读] 深圳地铁九号线向西村站～文锦站区间的地质条件复杂，并且盾构掘进过程中还要下穿某些建筑物的基础，增加了施工的难度刘倍1，杨旭光2，艾俊3（湖北省工业建筑集团有限公司，湖北武汉 430068）摘要：深圳地铁九号线向西村站～文锦站区间的地质条件复杂，并且盾构掘进过程中还要下穿某些建筑物的基础，增加了施工的难度。
为了确保施工安全，除对桩基采取了加固措施之外，本文对盾构下穿建筑物基础施工过程进行了数值分析，以获得土体、隧道结构及建筑物桩基的变形和受力状态，并分析加固措施的效果，为施工提供一定的依据。
关键词：盾构，桩基，沉降量，施工阶段，应力分布Abstract：Because of the complex geological conditions between Xiangxichun Station and Wenjin Station of Line Nine of Shenzhen Subway and the passing request under some buildings’ foundation during the shield tunneling, the construction difficulty was increased. For the safety of construction, besides the reinforcement measures for the pile foundation, the numerical analysis was done for the construction process of shield tunneling under buildings. As a result, the deformations and stresses of soils, tunnel structures and building’s pile foundation may be obtained to analyze the effects of reinforcement measures.Keywords: Shield, Pile foundation, Settlement, Construction stage, Stress distribution1、工程概况深圳地铁九号线向西村站～文锦站区间线路以叠线形式出向西村站后以半径345m的曲线转东北方向沿春风路行进，下穿长城春风花园，联城变电站后到达文锦站。
地铁车辆吊装结构强度有限元分析
2021年4月（总第414期）·42·研究与交流STUDY AND COMMUNICATIONS第49卷Vol.49第4期No.4铁道技术监督RAILWAY QUALITY CONTROL收稿日期：2020-09-27作者简介：倪强，工程师；赵清龙，工程师；于亨通，工程师；董亮，工程师1概述目前，地铁已经成为现代城市缓解交通压力的主要交通方式之一。
随着城市的经济发展，地铁运营的安全性、可靠性越来越受到人们的关注［1］，对地铁车辆的技术及性能要求也越来越高。
地铁车辆车下吊装结构是地铁车辆部件之一，其联接结构的可靠性直接影响列车运行的安全性和稳定性。
所以，设计人员必须在设计阶段充分考虑如何使产品切实满足强度要求。
根据不同吊装结构的功能需求、结构质量、局部模态合理性，将吊装结构分布在车体底架上，通过安全吊座、高强度螺栓将吊装结构固定在车体底架边梁上，而吊装联接结构的强度和疲劳性能在车辆运行中至关重要，联接螺栓的强度和疲劳性能直接影响车辆的运行安全。
目前，对于螺栓计算而言，有少数基于VDI 2230：2003《螺栓强度校核标准》校核［2］。
通常在计算大部件，如车体时，会简化吊装结构。
通过质量单元、刚性单元模拟吊装结构，吊装结构与车体的联接螺栓通常用梁单元模拟。
这种模拟对于车体计算结果影响较小，要想得到联接螺栓精确的计算结果需要将螺栓实体化，单独建立吊装结构的有限元模型，联接螺栓采用三维实体单元模拟，通过对吊装结构的接触有限元分析［3-4］，得到联接螺栓的精确计算结果。
为研究联接螺栓受力分布情况，通过对某地铁车辆车下油箱吊装结构详细地建立有限元模型，将该部件与其他部件的接触部位建立接触对，实现对不同工况的模拟。
基于接触非线性有限元法，在不地铁车辆吊装结构强度有限元分析倪强，赵清龙，于亨通，董亮（中车长春轨道客车股份有限公司，吉林长春130062）摘要：以某地铁车辆车下吊装结构为研究对象，用实体单元与壳单元相结合的方式，建立有限元模型。
下穿地铁隧道试验段施工过程的有限元分析
下穿地铁隧道试验段施工过程的有限元分析摘要：由于城市地表建筑物的密集分布，在地铁修建过程中，往往需下穿既有建筑物，由此对既有建筑物会造成一定程度的影响。
论文以哈尔滨地铁隧道为例，利用有限元分析软件模拟了隧道的动态开挖过程，并结合现场的监控量测资料，分析了隧道开挖过程中初期支护结构的稳定性，发现在掌子面附近断面应力、位移变化较大，隧道底部位移回弹值较大，洞口附近断面随着掌子面开挖进尺的推进，逐渐趋于稳定，但由于洞内断面测点埋设往往滞后于掌子面，造成量测数据在时间上的滞后现象，这在分析中应引起重视。
关键词：既有建筑物；试验段；初期支护；数值模拟近年来，随着我国许多大城市地铁工程的快速建设，新建地铁隧道下穿既有建筑物及其相互影响研究已成为地下工程研究的重要课题，为此国内外诸多学者对隧道在施工过程中与其相邻建筑物的相互影响做了许多研究，卿伟宸[1]运用同济曙光分析软件对地表建筑物沉降进行模拟分析，探讨了隧道埋深对地表沉降的影响规律以及隧道对地表建筑物沉降的影响范围；汪小敏[2]对软弱围岩隧道施工中的力学性态进行了计算机模拟与分析，发现隧道的支护方式对减少由开挖引起的扰动起着重要作用，采用台阶法开挖时的台阶长度一般在0.5倍洞径左右；杨珺博[3]利用Ansys有限元软件对穿江隧道开挖过程进行了三维动态模拟,分析了隧道拱顶沉降的特点和变化规律，即拱顶沉降随空间位置变化不太显著，隧道上层覆土固结程度越高拱顶沉降越小。
魏纲[4]采用有限元法对邻近建筑物工况下的暗挖隧道施工进行了模拟和分析，指出建筑物的存在会增大隧道开挖引起的地面沉降和衬砌的受力与变形，同时隧道开挖也会使邻近建筑物产生附加应力和变形；何海健[5]研究了地铁施工对邻近桥桩的影响与控制。
文献[6]中,Mroueh和Shahrour研究了城市隧道开挖对桥桩的影响，发现开挖会在邻近基桩中产生较大的内力，内力的分布则取决于桩尖与隧道水平轴线的相对位置以及基桩轴线与隧道中心线的水平距离；Cheng等对隧道-土-桥桩的相互作用进行了三维数值分析,当基桩与隧道中心线的水平距离大于两倍洞径时，隧道施工在基桩中引起的弯矩几乎可以忽略，而当基桩与隧道中心线的水平距离小于一倍洞径时，基桩中引起的弯矩会超过容许弯矩。
城市地铁车车体强度有限元分析及模态分析
城市地铁车车体强度有限元分析及模态分析随着我国城市化的发展，城市轨道交通的地位变得越来越重，具有高效、快捷、舒适、客运量大等优点的地铁已经成为城市轨道交通中最常见的一种。
然而，任何事物都是一把双刃剑，地铁为人们提供了方便，但一旦发生安全事故，其后果是无法想象的。
历史上有很多次地铁安全事故都源于车体强度问题和振动问题。
因而，对新设计的车体结构进行强度校核和模态分析具有显著的社会意义和经济意义。
地铁是城市轨道交通的一种，一般由车体、转向架、制动装置、风源系统、电气传动控制、辅助电源、通风、采暖与空调、内部装修及装备、车辆连接装置、受流装置、照明、自动监控系统等组成。
地铁车型往往被分为A、B、C三种型号，三种车型的主要区分是车体宽度，A型地铁列车：长22.8米，宽3米；B型地铁列车：长19米，宽2.8米；C型地铁列车：长19米，宽2.6米。
一般A型、B型车最常见，C型车一般比较少见，因其运输能力有限，在交通比较拥挤的城市无法容纳高峰客流。
本文的目的是在现有几何模型的基础上建立该地铁车车体的有限元模型并对车体进行强度分析和模态分析，了解在工况下车体的变形及应力情况，为检验设计是否符合标准提供依据。
通过模态分析可以了解车体部件的固有频率以确定出车体振动频率的危险频率段，从而可以确定车体在什么样的载荷下工作不会发生共振。
标签：地铁；车体强度；有限元分析1 引言本课题拟根据某城市地铁车车体的实际几何结构，在HyperMesh软件环境下建立与几何结构相符的中面模型，并在中面模型上进行网格划分，建立完整的有限元模型，然后根据相应的技术规范中的要求，在ANSYS软件中进行强度分析和模态分析计算。
结果显示，车体在相应静强度工况下应力分布较合理，最大应力不超过材料屈服极限，满足设计要求；模态分析得到车体一阶垂向振动频率为13.5575Hz，一阶扭振频率为18.1975Hz。
所得计算结果可以为工程设计人员提供理论指导。
2 计算模型本课题研究的某城市地铁车体是钢铝混合结构：车顶、侧墙、底架、端墙采用以型材为主要结构形式的铝合金材料，牵引梁、缓冲梁、枕梁采用高强度钢结构，钢结构与铝合金结构间通过铆钉相连。
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深圳地铁一期工程
益田—香密湖区间段盾构隧道联络通道开挖施工有限元分析
计算书
上海市隧道工程轨道交通设计研究院
2001年5月28日
一总说明
应驻地经理要求，对深圳地铁一期工程益田—香密湖区间段盾构隧道联络通道开挖施工进行有限元模拟计算，计算所用资料依据《深圳地铁一期工程详勘益田—香密湖工程地质勘察报告》和施工图。
采用二维有限元施工模拟分析程序。
二结构尺寸
根据施工图，地面标高+6.20m，隧道中心线标高-10.66m，埋深16.86m。
隧道直径为3000mm, 衬砌外径3000mm, 内径2700mm, 砼管片厚度300mm，钢板衬砌厚度30 mm，结构尺寸如图1所
图2 计算区域及有限元网格
边界条件为：底部边界为水平向约束，左右两侧为垂直方向约束，顶部为自由边界。
计算隧道开挖引起的应力和位移变化情况。
三土层地质状况
计算区域涉及土层Q4ml， Q4al，Q4el，r53等，从上至下依次为：
(1)素填土(Q4ml)：0—11m, 计算中取4m.
(2)粘土(Q4al)：局部出露，0—3m，计算中取1m。
(3)粉质粘土(Q4al)：局部出露，0—2.7m，计算中取1m。
(4)砾砂、中砂(Q4al)：局部出露，0—6m，计算中取2m。
(5)砾质粘土(Q4el)：稳定，5—24.6m，计算中取16m。
(6)风化花岗岩(r53)：稳定，出露厚度大于4.4m。
四土层和材料力学参数
根据地质勘察报告并作适当调整，得到各土层力学参数如表1：
表1 土性参数
结构材料性质取值如表2：
表2 结构力学性质
五施工过程的模拟
考虑三种施工阶段(工况)：
(1)盾构推过后，内部衬砌安装完成，还没有拆除通道处钢板,尚未支撑；
(2)内部衬砌安装完成，拆除通道处钢板，并设置支撑；
(3)通道施工完成，并拆除支撑后的永久工况。
六计算结果
(一) 工况一：盾构推过后，内部衬砌安装完成，还没有拆除通道处钢板,尚未支撑
图3 位移
(D xmax=-1.205mm, D zmax=-7.488mm)
图4 主应力σ1(单位：kPa)
图5 主应力σ2(单位：kPa)
图6 最大剪应力τmax(单位：kPa)
图7 衬砌弯矩和剪力(单位：kN.m和kN)
图8 衬砌轴力(单位：kN)
(二) 工况二：在开洞处拆除钢板并设置支撑后：
图9 位移(D xmax=3.724mm, D zmax=9.684mm)
图10 主应力σ1(单位：kPa)
图11 主应力σ2(单位：kPa)
图12 最大剪应力τmax(单位：kPa)
图13 衬砌弯矩和剪力(单位：kN.m 和kN)
图14 衬砌轴力和支撑轴力(单位：kN)
(三) 工况三：通道施工完成，并拆除支撑后
图15 位移(D xmax=1.813mm, D zmax=9.677mm)
图16 主应力σ1(单位：kPa)
图17 主应力σ2(单位：kPa)
图18 最大剪应力τmax(单位：kPa)
图19 衬砌弯矩和剪力(单位：kN.m和kN)
图20 衬砌轴力(单位：kN)
七结果分析
从以上各施工阶段的模拟计算可知，土体位移在工况二，即拆除钢板后为最大，且主要表现为垂直方向的变形，由于支撑及时，位移并不很大，最大值为D xmax=3.724mm，Dzmax=9.684mm，土体应力和结构内力的最大值也出现在工况二，由于支撑的作用阻止了土体和结构的变形，故在隧道周边形成应力集中(见图10-12)。
因为变形以垂直方向为主，水平方向的支撑不起作用，计算中采用施工方传真回来的支撑方案，但计算结果表明，衬砌的弯矩偏大，无法配筋，所以，在原方案基础上另设两根垂直方向的支撑( 如图14所示)，共有5根钢支撑，最大支撑轴力为37.242吨。
最大弯矩为16.8吨.m,最大轴力76.64吨。
工况三，联络通道施工完成后，由于通道内永久支撑的存在，隧道内临时支撑已不起作用，所以在拆除后并未引起大的变形，相反，由于土体的开挖卸荷，隧道周边的位移和应力均的不同程度的回复。
此时最大位移为D xmax=1.813mm,D zmax=9.677mm，最大弯矩为16.5吨.m,最大轴力76.68吨。