程彬　卢靖

【摘要】根据有限元的基本原理，利用ANSYS有限元软件对地铁U型槽的施工过程进行了数值模拟。分析了在施工开挖过程中基坑围护结构地下连续墙及U型槽的内力变化和围岩的位移变化情况，为U型槽的设计和施工提供相关依据。

【关键字】ANSYS；有限元；数值模拟；U型槽

随着城市建设的不断加快，地铁建设在目前的城市交通建设中占据越来越重要的地位。地铁交通系统有着客容量大、安全可靠、准定快速、舒适和对环境污染小等特点。而在地铁设计中，隧道和高架桥的过渡段设计是不可避免的。目前国内大部分过渡段均采用U型槽的型式。本文就U型槽的施工过程进行了数值模拟，为U型槽的设计和施工提供相关依据。

一、工程概况

本工程为某地铁项目的桥隧过渡段，其结构形式为U型槽。U型槽采用C30钢筋混凝土现浇，厚度为100cm。临时支撑采用C20钢筋混凝土地下连续墙，厚度为80cm，高度为13m。横向支撑采用80×60cm的钢筋混凝土梁，在地下连续墙的上部设置一道。地层为黏性土，地下水位2m。其围岩及结构的物理力学参数见表1。本文模拟其地下段开挖宽度为9m，最大深度为6m处的U型槽在施工过程中的结构内力及位移变化。

本文采用有限元软件Ansys进行平面应力应变分析。围岩采用PLANE42单元，连续墙、U型槽、支撑采用BEAM3单元，利用生死单元对施工过程中进行数值模拟[1]。其模型及尺寸见图1。

计算模型约束为左右两侧施加水平方向的位移约束，下侧施加竖直方向的位移约束，上侧为自由端。……