基于Midas civil的大跨度單箱地道結構設計分析

凌保林

（上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司，上海 200125）

1 工程概況

該地下通道位于太倉市區某市政道路下方，采用單孔箱體結構，為道路兩側地下車庫的聯絡通道，實施通道總長度約150m，位于市政道路下方約97m，全段明挖暗埋施工。結構內凈空尺寸為12m×3.4m，頂板厚1.2m，側墻厚1.3m，底板厚1.2m，頂板腋角尺寸為0.3m×0.9m，底板腋角尺寸為0.5m×0.5m，頂板覆土厚度3.5m。

2 Midas civil有限元模型建立

2.1 三維模型假定及模型建立

（1）計算假定：標準段箱頂覆土厚度變化不大，接近于平面應變問題，按平面應變假定。采用三維任意四邊形板單元模擬頂板、底板、側壁，通過局部增加板厚度模擬腋角剛度。板單元模型考慮板橫向剪切作用[1]。

（2）邊界條件假定：該工程為大跨度單箱結構，底板可按溫克爾假定設豎向彈簧（彈簧為只受壓彈簧，當計算得到彈簧受拉時，去除該彈簧約束），土體彈簧剛度取15000kN/m3（參考地勘條件選用）。在結構底板增加雙向水平弱彈簧約束（土體彈簧剛度取1000kN/m3）。

（3）單元劃分：考慮分析精度，一般板單元網格劃分尺寸為0.2m×0.3m。腋角處按0.1m×0.3m劃分。

（4）主體結構采用C35混凝土。材料彈性模量為3.15×104MPa，泊松比為0.2，密度為2500kg/m3

（5）多結構尺寸參數模型。分兩種情況：①不設置腋角，調整側墻厚度；②設置腋角，調整側墻厚度。具體結構設計參數如表1所示。

表1 不同板厚設計參數

通過Midas civil軟件對兩種情況分別建立有限元模型，如圖1所示。

圖1 有限元模型建立

2.2 荷載類型及組合

（2）結構承受活載：人、車活載、地下水荷載等。

（3）地下通道附近土體淤泥質粉質黏土，其內摩擦角φ=20°，土容重γ=18kN/m3。……