地铁车站结构抗浮设计

大家好！今天我又开始做我的推文了，近来琐事繁多，颇感烦倦，推文亦有懈怠，幸好，很认真的做一件有意义的事情，可以让我平静下来！

有同学认为数值软件学起来晦涩难懂，相应的操作规定各有不同，工作后用的又很少（不搞科研），干嘛浪费时间去学习？我认为理由有道理，但是学习数值软件不在于你学会了软件后怎样！而是在于这个过程你会不断接受新的事物，不断运用你从小学到大的数学、物理知识，同时也将力学、编程与专业巧妙结合，让你在不能做花费巨大的实验的情况下，大概搞清楚专业与工程实际的联系！这实际上就是在锻炼你的综合能力，你想要完成你的数值模拟实验，就要不断思考、试错、修改和创新，这些过程对于一个本科生（研究生）能力的提升是巨大的，相信你能做好这件事，到了单位你就能比别人强得多！

不代做土木工程毕业设计，我确实没有时间，同时能力还不够，可能不能提供正确指导，但是有疑问可以留言讨论！

从本专题开始，我的文章也将同步推送到简书上，大家可以在该APP上搜索文章题目或"swjtu_ry"关注我！

本节介绍地下结构抗浮计算，抗浮计算并不是毕业设计关注重点，甚至很多同学不予考虑，实际上这部分大有文章，希望本文能够简洁明白的梳理出这部分内容，让各位对于抗浮设计和计算有一个清晰地认识！（限于只到毕业设计水平，暂时仅做二维计算）

每篇推文都要强调的内容：数值软件仅仅是工具，重点当然是地下结构设计理论与原理，按照原理的要求，尽可能的模拟好主要构件、主要因素及主要作用，才能得到比较切合工程实际的结果！

ANSYS 用的比较熟悉后，建议大家开始学习APDL编程，这种参数化编程的优点在于适用复杂模型、新产品研制以及对模型有少量修改后需进行多次重复分析的计算，推荐教材为龚曙光、黄云清《有限元分析与ANSYS APDL编程及高级应用》。

今天介绍七号线狮子山站站厅层文化墙，这里靠近川师，文艺氛围浓厚；由于狮子山站靠近李劼人故居“菱窠”，故文化墙主体为李劼人的作品《死水微澜》、《暴风雨前》及《大波》等，这些作品均以近代成都为背景，描写川人社会生活与历史巨变！

在土木工程中，大多数荷载在地球重力的作用下，都是竖直向下的，即使不向下，最多也是侧向（风载），但是你有没有想过有个奇葩荷载居然竖直向上，对，这个奇葩就是地下工程中的水浮力。实际上水浮力很多时候在地下工程中属于控制荷载，在地铁车站结构中，如果地铁结构侧壁与土体的摩擦力和结构总自重小于水浮力，那么车站结构就会像上浮，上浮过大车辆不能正常运行，严重时结构变形破坏，因此，避免此类事故发生的关键就是进行车站和区间抗浮设计，如上所述，抗浮设计的关键就是求出水浮力。

那么，怎么求出水浮力呢？先撇开地下水与岩土条件和抗浮设计参数确定的复杂性，工程上很多设计都力求简单粗暴，方便设计和施工，于是有人提出：只要确定一个最高水位（抗浮设计水位），即可用简单的公式算出基础底面的水压力。

这个简单公式我们单独说一下，有两种计算方法，第一种是基于水力学，静水压力在各个方向相等，用水的容重乘以抗浮设计水位到基底高度就可以算出水压力，这其实是不合理的，只有在地下水渗流条件好，岩土分层性质不明显时才基本准确，但是此法计算偏于安全。

另外一种方法是基于阿基米德浮力原理，这我们初中就学过，浮力的大小就等于排出去水的重力，我认为这个方法更不合理，只有在纯液体环境下此法才适用！

现在我们讨论这种取最高水位作为抗浮设计水位的问题；第一个疑问是什么时候的最高水位？历史最高水位、近期最高水位...即使确定了较为可靠地最高水位，若地层岩土差异较大，相应的各层岩土赋存的地下水形态及运动规律也不相同，那么真实基底水压力又该如何确定？实际上，根据张在明院士的研究，基底水压力大小并不完全取决于水位高低，还与地下水赋存形态相关！以静水压力状态来计算确定抗浮措施，虽然偏于安全，但往往在多数情况下基底压力估计过高，会造成较大工程浪费！

上图转自“毒舌校园”微信公众号，是七号线最大亮点车站—金沙博物馆站，整个七号线的元素都结合了古蜀文明，其中最为常见的符号图案为“太阳神鸟”图腾图案，可以说这个符号就代表成都！这个图案反映了人类早期朴素的世界观和宇宙观。车站的这一设计烘托出古蜀文明厚重历史感！

①浮力计算采用采用何种水压力？

根据GB50517-2013《地铁设计规范》的规定，作用在地下结构上的水压力，原则上应采用孔隙水压力，但孔隙水压力的确定比较困难，从实用和偏于安全考虑，设计水压力一般都按静水压力计算。

然而，作为结构设计人员，我们需要知道真正处于静止状态的地下水很少，水在土体中多是渗流状态（渗流）；水中的孔隙是地下水储存的场所，又是地下水运动的通道，由渗流分析计算出的孔隙水压力分布，才是地下水对建筑工程的真实作用。（张在明）

②抗浮设防水位该如何确定？

一般情况下作为结构设计人员，我们一般是将勘察报告中提供抗浮设防水位直接拿来用，但还是应该知道抗浮设防水位的确定方法！

GB50517-2013《地铁设计规范》条文说明中解释了设计地下水位问题：

由于超静定结构某些构件中的某些截面是按测压力或底板水反力最小情况控制设计的，所以在确定设计地下水位时，应分别考虑最高水位和最低水位两种情况。

也就是说，在ANSYS计算中至少应该分为最高设计水位和最低设计水位两种工况来计算，然后求出两种情况内力包络图来进行配筋。

此规范未规定抗浮设计水位方法！

GB50021-2001《岩土工程勘察规范》09版中4.1.13条规定：

详细勘察应论证地下水在施工期间对工程和环境的影响。对情况复杂的重要工程，需论证使用期间水位变化和需提出抗浮设防水位时，应进行专门研究。

在其修订说明中解释道：

抗浮设防水位是很重要的设计参数，但要预测建筑物使用期间水位可能发生的变化和最高水位有时相当困难，不仅与气候、水文地质等自然因素有关，有时还涉及地下水开采、上下游水量调配、跨流域调水等复杂因素，故规定应进行专门研究。

JGJ-2004《高层建筑岩土工程勘察规程》8.6.1地下室抗浮评价基本内容：

 当地下水位高于地下室基础底板时，根据场地所在地貌单元、地层结构、地下水类型和地下水位变化情况，结合地下室埋深、上部荷载等情况，对地下室抗浮有关问题提出建议；

    根据地下水类型、各层地下水位及其变化幅度和地下水补给、排泄条件等因素，对抗浮设防水位进行评价；

8.6.2场地地下水位抗浮设防水位的综合确定宜符合下列规定：

    当有长期水位观测资料时，场地抗浮设防水位可采用实测最高水位；无长期水位观测资料时或资料缺乏时，按勘察期间实测最高稳定水位并结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定；

    场地有承压水且与潜水有水力联系时，应实测承压水水位并考虑其对抗浮设防水位的影响；

    只考虑施工期间的抗浮设防时，抗浮设防水位可按一个水文年的最高水位确定；

8.6.3地下水赋存条件复杂、变化幅度大、区域性补给和排泄条件可能有较大改变或工程需要时，应进行专门论证，提供抗浮设防水位的咨询报告。

根据上述三本规范的规定，我们可以认为抗浮设防水位的确定要依据工程条件，若场地内地下水分布清楚、岩土条件也不复杂，则抗浮设防水位的确定主要依据观测资料，并结合其他影响因素修正；然而，当场地条件复杂，地下水分布径流条件不明晰、其他干扰因素较多，工程重要性等级高，那么就必须对其地下水情况做专项调查计算和论证，最终确定抗浮设防水位。

根据张在明院士所著的《地下水与建筑基础工程》，关于抗浮设防水位有如下解释：

历史最高水位、近期最高水位，都不能直接作为抗浮水位提供。要提供一个比较客观的设计抗浮水位标高，必须要有长期观测资料，了解各层地下水的赋存形态和运动规律，作渗流分析求取地下水对基底的压力，按基底最大压力提供抗浮水位标高。也就是说，正确确定基础底面处地下水的压力，是提供建筑物设计抗浮水位标高的前提。基底的水压力并不完全取决于水位的高低，还和水的存在形态相关。书中具体实例验证了将水压力按传统静水状态确定的做法，估计过高，造成浪费。

诚如张院士所述,以基底的孔隙水压力作为抗浮水位标高提供才是科学的,基底的孔隙水压力与水位高低有关,还与水在土体中的连通条件有关。

综上所述，传统的“抗浮设防水位”的提法是不严谨的，在抗浮验算中应该考虑地下水的赋存体系和渗流特征，而不是在复杂的水文及地质分布的条件下，只是简单的依靠地下水位一个条件来确定地下结构基底处的浮力大小，在这个基础上,张在明院士提出了“等效抗浮设计水位”，并且提出了如何合理的确定“等效抗浮设计水位”：

i 通过对工程所在地的地下水赋存状态进行研究以后划分其赋存状态的特征区域；

ii 结合工程所在地最近50年地下水位变化的历史规律及工地周围的土层分布，研究分析出地下水位的主要影响因素；

iii 对工程周围的地下水位进行全程的监测及预报；

iv 通过研究施工场地的渗流特征及其对场地内孔隙水压力分布规律的影响。

③具体抗浮验算方法

GB50517-2013《地铁设计规范》规定：

结构设计应按最不利情况进行抗浮稳定性验算。抗浮安全系数当不计地层侧摩阻力时不应小于1.05；当计及地层侧摩阻力时，根据不同地区的地质和水文地质条件，可采取1.01~1.15的抗浮安全系数；

这里需要解释为何根据地层侧摩阻力来分类验算方法！

实际上这里的侧摩阻力主要是指围护结构和抗拔桩的侧摩阻力，在验算前是还没有设计抗拔桩，所以主要讨论围护结构侧摩阻力，然而是否计入围护结构侧摩阻力是有要求的，根据地下连续墙与主体结构连接的不同，有两种工法施作形式，即叠合墙与复合墙，叠合墙是指围护结构和内衬通过钢筋连接在一起共同抵抗水土压力；而复合墙在围护结构与内衬间设置有防水层。

对于叠合墙当然可以考虑连续墙的侧摩阻力，围护与主体结构共同抗浮！然而复合墙就要看情况，若复合墙结构设置了压顶梁，顶板通过压顶梁将主体结构与围护结构连作一个整体，这种形式的复合墙结构也可以考虑围护结构侧摩阻力，若未设置压顶梁，则这时主体结构与围护结构完全脱开，是不可以考虑围护结构侧摩阻力抗浮的。

这两种情况导致了抗浮计算时采用两种不同方法。但对于考虑围护结构的侧摩阻力情况，往往先不计算侧摩阻力，而是仅仅考虑结构自重和覆土重，如要验算满足，则将围护结构侧摩阻力视为地下结构的抗浮安全储备，但该计算方法显然会造成浪费。

GB50517-2013《地铁设计规范》规定抗浮验算条件：

（1）覆土浅、结构大而深；

（2）从隧道向地面过渡的敞口段。

这里第一条是针对车站，也就是说，车站体积越大，底板面积越宽，承受的浮力越大，而覆土浅则抵抗浮力的力又小，当然很可能抗浮不满足。

另规定，在验算结构抗浮稳定性时，对浮力、抗浮力的计算及抗浮安全系数的取值需慎重。下图是规范给出的各城市抗浮安全系数：

关于抗拔桩侧阻力计算，在JGJ94-2008《建筑桩基技术规范》中的抗拔桩基承载力验算中有具体规定，如下图：

抗浮计算具体公式可以参考GB 50007-2011《建筑地基基础设计规范》，前面的论述也表达了类似公式：

建筑物基础存在浮力作用时应进行抗浮稳定性验算，并应符合下列规定：

对于简单的浮力作用情况，基础抗浮稳定性应符合下式要求：

同时，上述规范规定基础浮力可按阿基米德原理计算。

具体计算细节我将在下一节以具体实例展开，这里需要注意侧摩阻力计算问题：

上述表13-抗浮安全系数的说明列中，上海地区软黏土较普遍，因此侧摩阻力取值折减了一般来验算抗浮，其余地区则没有。

而GB 50007-2011《建筑地基基础设计规范》中条文说明也有如下说法：

采用抗浮构件（例如抗拔桩）等措施时，由于其产生抗拔力伴随位移发生，过大的位移量对基础结构是不允许的，抗拔力取值应满足位移控制条件。采用本规范附录T 的方法确定的抗拔桩抗拔承载力特征值进行设计对大部分工程可满足要求，对变形要求严格的工程还应进行变形计算。

再结合叶俊能、刘干斌等人的论文，要注意地铁车站允许在运营过程产生的隆起变形仅有1~2mm，而达到抗拔桩设计抗拔力对应的上拔量却近10mm，而侧摩阻力标准值取值就对应抗拔桩基承载力标准值，那么若要抗拔桩发挥侧摩阻力标准值，相应的上拔量要达到10mm，显然不被工程允许，所以我们应对计算出来的侧摩阻力折减后进行抗浮验算。上述叶、刘等人根据现场试验得到抗拔桩分别上拔1mm和2mm时对应的桩侧总摩阻力约占极限摩阻力的10%和25%，因此，取桩侧摩阻力为静力触探所得极限摩阻力的10%和25%验算抗浮，在实际计算中，变形是未知的，因此需要同时假定抗浮措施多次验算变形至变形与抗浮措施耦合（可采用ANSYS三维梁板模型）。此外，要注意实际侧摩阻力计算根据桩来确定，而对于围护结构侧摩阻力能否用桩的侧摩阻力来代替，同济大学的李桂花等人研究得出：地下连续墙侧壁阻力和端阻力与灌注桩有同样的性质，可取灌注桩同类性质承载力的平均值。

④抗浮措施及其比选

若验算抗浮安全系数不能满足要求，则应采取抗浮措施。措施分为施工阶段措施和使用阶段措施，这里介绍使用阶段措施，现将各种抗浮措施优劣比较总结成表格（横屏观看）：

以下是ANSYS实体建模来模拟各种抗浮措施：

上述措施中，现阶段地铁车站使用较多的是抗拔桩、围护与主体结构联合抗浮和压重抗浮，但实际工程应根据工程具体特点、地质水文情况、场地条件和基坑周围环境等因素综合使用，更可以多种抗浮措施综合使用进行抗浮设计。

以下实例选自王平 抗拔桩和压顶梁对明挖地铁车站内力影响分析

深圳地铁 7 号线笋岗站是明挖地下三层侧式车站， 采用复合墙。车站标准段宽度为 15. 9 m， 高度21. 34 m，纵向柱跨 9 m，横向柱跨 8m， 顶板、负二层楼板、侧墙厚 800 mm， 负一层楼板厚 400 mm， 底板厚1100 mm，柱尺寸为 800 mm × 1 200 mm。车站覆土计算深度为 3. 9 m，地下连续墙长 29. 28 m，纵梁宽1m，顶、中1、中2、底纵梁高度分别2.2m、1.1m、1.1m、2m。

场地地下水为第四系孔隙水及基岩裂隙水。勘察期间稳定地下水位埋深1.5m~5.30m，抗浮设计时，水浮力按全水头计算，地下水水位按1m计算，为比较最高水位与最低水位，假定最低水位埋深为16m，ANSYS比较两种工况计算结果的内力值。地层参数如下表所示：

整个结构纵向取1m进行计算。

首先仅考虑主体结构抗浮：

抗浮设计方案一：采用抗浮措施为抗拔桩：

这种情况可以增大抗浮桩长度和直径，但这里我们考虑第二种方案，顶板增设压顶梁，将主体结构与围护结构联合起来抗浮，并同时采用上述抗拔桩：

故抗浮满足要求！

以下命令流我用了约7个小时编出来的，仅能简要比较有无抗浮措施结构变形和内力上的变化，要比较准确的模拟有无抗浮措施的情况，需要建立三维模型分析！

!swjtu_tumu_sui_2016_class1

/com,structural

/title,chezhan_kangfu

/filnam,CZKF_0327,1

/clear  

/prep7  

!为逐步提高能力，尝试采用参数化建模

bq_h=0.8!板、侧墙、连续墙、中柱层中板厚度

zb1_h=0.4   !负一层中板厚度

db_h=1.1  !底板厚度

zk=9  !纵跨

hk=8  !横跨

cq1=6 !负一层侧墙高

cq2=7 !负二层侧墙高

cq3=8.3 !负三层侧墙高

zhu_h=1.2 !中柱

tc1=2.7   !从上到下各土层高度

tc2=6.4

tc3=7.2

tc4=7.0

tc5=5.98

futu=3.9 !覆土厚度

qr_h=tc1+tc2+tc3+tc4+tc5-cq1-cq2-cq3-futu  !挡墙嵌入深度

et,1,beam3  !主体结构用梁单元

et,2,link10    !土层压缩弹簧只受压

keyopt,2,3,1 !若受拉，则单元失效=删去

r,1,bq_h*1,bq_h*bq_h*bq_h/12,bq_h    !顶板、侧墙和负二层中板

r,2,zb1_h*1,zb1_h*zb1_h*zb1_h/12,zb1_h    !负一层中板

r,3,db_h*1,db_h*db_h*db_h/12,db_h    !底板

r,4,bq_h*zhu_h/9,(bq_h*zhu_h/9)**3/12,bq_h*zhu_h/9   !中柱等效墙

r,5,bq_h*1*1,bq_h**3*1/12,bq_h  !连续墙

r,6,1*bq_h  !侧墙及连续墙链杆

r,7,1*1   !其他所有链杆面积

mp,ex,1,31.5e9  !材料  C35所有墙和板

mp,prxy,1,0.2   

mp,dens,1,2500  

mp,ex,2,34.5e9  !C50中柱等效墙

mp,prxy,2,0.2   

mp,dens,2,2500   

mp,ex,3,3e16  !侧墙及连续墙链杆

mp,ex,4,22e6  !link10填土压缩弹簧弹性系数

mp,dens,4,2550 

mp,ex,5,30e6  !link10粉质黏土压缩弹簧弹性系数

mp,dens,5,2550 

mp,ex,6,47e6  !link10黏土压缩弹簧弹性系数

mp,dens,6,2550 

mp,ex,7,91e6  !link10强风化岩压缩弹簧弹性系数

mp,dens,7,2550 

mp,ex,8,130e6  !link10中风化岩压缩弹簧弹性系数

mp,dens,8,2550 

k,1,,, 

k,2,hk,0,0

k,3,hk*2,0,0

kgen,2,1,3,1,,cq3,,3,,0

kgen,2,1,3,1,,cq3+cq2,,6,,0

kgen,2,1,3,1,,cq3+cq2+cq1,,9,,0

k,13,-(bq_h+bq_h)/2,-qr_h,

k,14,-(bq_h+bq_h)/2,tc5-qr_h,

k,15,-(bq_h+bq_h)/2,tc5-qr_h+tc4,

k,16,-(bq_h+bq_h)/2,tc5-qr_h+tc4+tc3,

k,17,-(bq_h+bq_h)/2,tc5-qr_h+tc4+tc3+tc2,

k,18,-(bq_h+bq_h)/2,tc5-qr_h+tc4+tc3+tc2+tc1,

kgen,2,13,18,1,((bq_h+bq_h)/2)*2+16,,,6,,0

*do,i,1,2

l,i,i+1

*enddo

*do,i,4,5

l,i,i+1

*enddo

*do,i,7,8

l,i,i+1

*enddo

*do,i,10,11

l,i,i+1

*enddo

*do,i,0,2

l,1+3*i,1+3*(i+1)

*enddo

*do,i,0,2

l,3+3*i,3+3*(i+1)

*enddo

*do,i,0,2

l,2+3*i,2+3*(i+1)

*enddo

*do,i,13,17

l,i,i+1

*enddo

*do,i,19,23

l,i,i+1

*enddo

lsel,s,line,,7,8,1  !顶板划分网格

lesize,all,,,8,1,1, , ,1

latt,1,1,1   !材料，实常数，单元号

lsel,s,line,,5,6,1  !顶板划分网格

lesize,all,,,8,1,1, , ,1

latt,1,2,1   !材料，实常数，单元号

lsel,s,line,,3,4,1  !顶板划分网格

lesize,all,,,8,1,1, , ,1

latt,1,1,1   !材料，实常数，单元号

lsel,s,line,,1,2,1  !顶板划分网格

lesize,all,,,8,1,1, , ,1

latt,1,3,1   !材料，实常数，单元号

lsel,s,line,,17  !中柱墙划分网格

lesize,all, ,,6,1,1, , ,1

latt,2,4,1   !材料，实常数，单元号

lsel,s,line,,16  !中柱墙划分网格

lesize,all, ,,7,1,1, , ,1

latt,2,4,1   !材料，实常数，单元号

lsel,s,line,,15  !中柱墙划分网格

lesize,all, ,,8,1,1, , ,1

latt,2,4,1   !材料，实常数，单元号

lsel,s,line,,11,14,3    !右、左上侧墙划分网格

lesize,all, ,,6,1,1, , ,1

latt,1,1,1   !材料，实常数，单元号

lsel,s,line,,10,13,3    !右、左中侧墙划分网格

lesize,all, ,,7,1,1, , ,1

latt,1,1,1   !材料，实常数，单元号

lsel,s,line,,9,12,3    !右、左下侧墙划分网格

lesize,all, ,,8,1,1, , ,1

latt,1,1,1   !材料，实常数，单元号

lsel,s,line,,22,27,5    !连续墙

lesize,all, ,,3,1,1, , ,1

latt,1,5,1   !材料，实常数，单元号

lsel,s,line,,21,26,5    !连续墙

lesize,all, ,,6,1,1, , ,1

latt,1,5,1   !材料，实常数，单元号

lsel,s,line,,20,25,5    !连续墙

lesize,all, ,,7,1,1, , ,1

latt,1,5,1   !材料，实常数，单元号

lsel,s,line,,19,24,5    !连续墙

lesize,all, ,,7,1,1, , ,1

latt,1,5,1   !材料，实常数，单元号

lsel,s,line,,18,23,5    !连续墙

lesize,all, ,,6,1,1, , ,1

latt,1,5,1   !材料，实常数，单元号

allsel

lmesh,all

!侧墙链杆

type,2

mat,3

real,6

e,52,149

e,86,148

e,85,147

e,84,146

e,83,145

e,82,137

e,35,143

e,81,142

e,80,141

e,79,140

e,78,139

e,77,138

e,76,130

e,18,136

e,75,135

e,74,134

e,73,133

e,72,132

e,71,131

e,70,124

e,69,129

e,1,128

type,2

mat,3

real,6

e,61,179

e,104,178

e,103,177

e,102,176

e,101,175

e,100,167

e,44,173

e,99,172

e,98,171

e,97,170

e,96,169

e,95,168

e,94,160

e,27,166

e,93,165

e,92,164

e,91,163

e,90,162

e,89,161

e,88,154

e,87,159

e,10,158

nsel,s,loc,y,0  !底板土弹簧

nsel,r,loc,x,0,16

ngen,2,500,all, , ,,-1,  ,1

type,2

mat,8

real,7

*do,i,1,17

e,i,i+500

*enddo

nsel,s,node,,501,517,1

d,all,all

nsel,s,loc,x,-0.8  !连续墙土弹簧

ngen,2,500,all, , ,-1,,  ,1

type,2

mat,4

real,7

*do,i,150,152

e,i,i+500

*enddo

e,144,644

type,2

mat,5

real,7

*do,i,145,149

e,i,i+500

*enddo

e,137,637

type,2

mat,6

real,7

*do,i,138,143

e,i,i+500

*enddo

e,130,630

type,2

mat,7

real,7

*do,i,131,136

e,i,i+500

*enddo

e,124,624

type,2

mat,8

real,7

*do,i,125,129

e,i,i+500

*enddo

e,123,623

nsel,s,loc,x,-1.8  

d,all,all

nsel,s,loc,x,16.8  !连续墙土弹簧

ngen,2,500,all, , ,1,,  ,1

type,2

mat,4

real,7

*do,i,180,182

e,i,i+500

*enddo

e,174,674

type,2

mat,5

real,7

*do,i,175,179

e,i,i+500

*enddo

e,167,667

type,2

mat,6

real,7

*do,i,168,173

e,i,i+500

*enddo

e,160,660

type,2

mat,7

real,7

*do,i,161,166

e,i,i+500

*enddo

e,154,654

type,2

mat,8

real,7

*do,i,155,159

e,i,i+500

*enddo

e,153,653

nsel,s,loc,x,17.8  !连续墙土弹簧

d,all,all

allsel

!连续墙认为不能被拔动

d,123,all

d,153,all

!加荷载 不考虑组合

acel,0,9.8,0    !自重

*do,i,49,64    !顶板所有压力

sfbeam,i,1,pres,95600,95600

*enddo

!中板荷载（估计值）

*do,i,33,48  

sfbeam,i,1,pres,8000,8000

*enddo

!中板荷载（估计值）

*do,i,17,32  

sfbeam,i,1,pres,12000,12000

*enddo

*do,i,1,16    !底板水压力

sfbeam,i,1,pres,-242000,-242000

*enddo

!液面上连续墙土压力

sfbeam,156,1,pres,9000,0

*do,i,154,155    !填土连续墙土压力

sfbeam,i,1,pres,18000-(i-154)*4500,18000-(i-153)*4500

*enddo

*do,i,148,153    !粉质粘土连续墙土压力

sfbeam,i,1,pres,48000-(i-148)*5000,48000-(i-147)*5000

*enddo

*do,i,141,147    !黏土连续墙土压力

sfbeam,i,1,pres,87000-(i-141)*5570,87000-(i-140)*5570

*enddo

*do,i,134,140    !强风化岩连续墙土压力

sfbeam,i,1,pres,127000-(i-134)*5714,127000-(i-133)*5714

*enddo

*do,i,132,133    !中风化岩连续墙土压力

sfbeam,i,1,pres,142000-(i-132)*7500,142000-(i-131)*7500

*enddo

*do,i,128,131    !中风化岩连续墙土压力

sfbeam,i,1,pres,142000,142000

*enddo

!液面上连续墙土压力

sfbeam,185,1,pres,-9000,0

*do,i,183,184    !填土连续墙土压力

sfbeam,i,1,pres,-18000+(i-183)*4500,-18000+(i-182)*4500

*enddo

*do,i,177,182    !粉质粘土连续墙土压力

sfbeam,i,1,pres,-48000+(i-177)*5000,-48000+(i-176)*5000

*enddo

*do,i,170,176    !黏土连续墙土压力

sfbeam,i,1,pres,-87000+(i-170)*5570,-87000+(i-169)*5570

*enddo

*do,i,163,169    !强风化岩连续墙土压力

sfbeam,i,1,pres,-127000+(i-163)*5714,-127000+(i-162)*5714

*enddo

*do,i,161,162    !中风化岩连续墙土压力

sfbeam,i,1,pres,-142000+(i-161)*7500,-142000+(i-160)*7500

*enddo

*do,i,157,160    !中风化岩连续墙土压力

sfbeam,i,1,pres,-142000,-142000

*enddo

!连续墙超载

SFCUM,PRES,ADD   !原荷载基础上再添加荷载

*do,i,128,156    !连续墙超载

sfbeam,i,1,pres,10000,10000

*enddo

*do,i,157,185    !连续墙超载

sfbeam,i,1,pres,-10000,-10000

*enddo

!侧墙水压力

*do,i,65,85   

sfbeam,i,1,pres,242000-(i-65)*10142,242000-(i-64)*10142

*enddo

!侧墙水压力

*do,i,86,106   

sfbeam,i,1,pres,-242000+(i-86)*10142,-242000+(i-85)*10142

*enddo

抗浮措施参考王平等论文的做法，抗拔桩柱网交点允许向上1mm位移，压顶梁允许底侧侧墙角点向上有2mm位移。

d,2,uy,0.001

d,10,uy,0.002

d,1,uy,0.002

allsel,all

/SOL

SOLVE

/POST1

alls

pldisp,2

esel,s,type, ,1

etable,,smisc,6

etable,,smisc,12

etable,,smisc,1

etable,,smisc,7

etable,,smisc,2

etable,,smisc,8

plls,smis1,smis7,1,0

plls,smis2,smis8,1,0

plls,smis6,smis12,-1,0

pretab,smis1,smis7,smis2,smis8,smis6,smis12

结果分析：

比较有无抗浮措施结果，没有抗浮措施，结构向上发生51mm的位移，这显示是不被允许的，在此情况下，各构件的位移被虚化，只能通过提取节点位移查看，施加抗浮措施后，构件变形图能够估计出，最大变形发生在顶板，约为4mm，这是由于顶板压力较大，加之压顶梁的约束引起的，相应的在施加抗浮措施后，顶板的正负弯矩均加大，但最大位置稍有变化；

在弯矩图中，底板变化最明显，未施加抗浮措施，主要是负弯矩，但加了抗浮措施，最大弯矩为正弯矩，在柱梁板交点，因此，相应配筋要特别注意。

这里限于篇幅，不考虑最低水位的情况，大家可以修改上面命令流的加载即可得到最低水位结果。

除了上述提到的资料，另列其他参考资料：

王平等 抗拔桩和压顶梁对明挖地铁车站内力影响分析

刘小俊等 明挖地铁车站主体结构最不利设计水位分析

叶俊能等 考虑围护摩阻力的地铁车站结构抗浮安全设计

蒋雅君 《地下工程本科毕业设计指南》

交大地下系列教材，另推荐一本王老师的新书《隧道与地下工程数值计算及工程应用》此书全彩印偏贵，里面不仅涉及普通结构设计，另有动力、特殊围岩、通风、防灾等数值计算实例。

由于笔者最近忙于论文，所以更新周期约为20天，坚持一件事情很难，但希望可以按质按量做下去！

接下来会做反应位移法抗震，由于该部分内容太多，可能会拆分推送相关内容！

限于笔者水平和时间仓促，本文可能会有谬误，望多多指正！

欢迎分享，转载，转载请注明出处！

20180328  15点  swjtu_ry

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