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摘要：本文运用Midas/Civil有限元软件，建立明挖车站基坑支护中钢支撑模型，分析在日照温差作用下，钢支撑的内力应力变化，为明挖地铁车站基坑支护设计提供理论依据。
关键词：钢支撑；内力；应力；日照温差
中图分类号：U443文献标识码： A
1.工程概况
文锦站工程为深圳市地铁9号线第22个车站，位于罗湖区春风路与文锦南路交汇处，沿春风路布置，为地下两层岛式车站。车站总长500.7m，站台宽11.2m，车站标准段总宽度19.93m，底板埋深约18.16m，顶板覆土约4.2m。
车站采用明挖顺作法施工，基坑深约18.36m。基坑支护体系为：地下连续墙+三道支撑，其中第一道支撑为钢筋混凝土米子撑，间距9m；二三道支撑为直径609mm，壁厚16mm的钢管撑，间距3m。钢支撑材料为Q235B级钢，设计轴力2877KN。
车站基坑长度长，钢支撑间距小，支撑轴力设计大，钢支撑轴力变化对基坑整体安全性、稳定性影响很大。本文通过日照温差影响下，钢支撑内力应力变化，分析钢支撑的整体安全性、稳定性，为明挖地铁车站深基坑支护设计提供理论依据。
2.建立模型
本文采用Midas/Civil有限元软件，建立钢支撑受力分析模型。钢支撑全长19.93m，由活络端、固定端及中间标准节段组成。模型建立取19.5m，活络端伸长量0.43m，每0.5m建一个单元，整个钢支撑共建39个单元。钢支撑两端支撑，可以简化为铰接。
3.计算说明
3.1模型假定
在计算钢支撑日照温差影响下，内力应力变化时，为了处理问题方便和简化计算，一般采用以下基本假定：
①假定沿支撑方向的温度分布是均匀的；
②假定材料的各项物理指标是恒定的；
③假定日照作用下的温度梯度是固定值；
3.2荷载说明
作用在钢支撑上的荷载主要有四部分组成：自重力、预加轴力、土压力及温度应力。预加轴力及土压力可以通过钢支撑两侧土体变形，以支座强制位移的方式施加。根据钢支撑两端位移实测，南侧变形3mm，北侧变形2mm，由此可得：支座强制位5mm。温度应力由日照升温和温度梯度组成，本地夏季平均气温25℃，假定最高气温40℃，温度梯度沿竖向变化为5℃。
3.3 工况组合
本模型计算采用两种工况组合：
工况1=自重力+预加轴力+土壓力；
工况2=自重力+预加轴力+土压力+温度应力；
荷载组合需考虑一定的安全系数，结构自重取1.1的安全系数，预加轴力、土压力及温度应力取1.2的安全系数。
4.钢支撑计算
钢支撑有限元模型如下图所示：
图1：钢支撑有限元模型
（1）工况1下，钢支撑内力应力计算
图2：钢支撑轴力云图
图3：钢支撑弯矩云图
图4：钢支撑上缘应力云图
图5：钢支撑下缘应力云图
（2）工况2下，钢支撑内力应力计算
图6：钢支撑轴力云图
图7：钢支撑弯矩云图
图8：钢支撑上缘应力云图
图9：钢支撑下缘应力云图
两种工况下，钢支撑内力应力计算结果对比表：
表1：两种工况下内力对比表
注：表中应力正值代表压应力，变化率正值代表压应力增加。
表2：两种工况下应力对比表
5.结论
通过以上计算分析：在日照温差作用下，钢支撑轴力由1889KN，增加到2774KN，增加885KN，变化率46.9%；钢支撑应力上缘变化率32.3%~44.7%，下缘变化率46.7%~83.7%。由以上数据可以得出：在日照温差作用下，钢支撑内力、应力都产生了明显的变化，变化率在30%以上，这对钢支撑的安全性、稳定性产生了不可忽略的影响。因此，在明挖地铁基坑支护结构设计中，考虑日照温差作用的影响，将使支护结构设计更加合理。
参考文献
[1]曾庆响,韩大建,马海涛,谭毅平.预应力混凝土箱梁桥的温度效应分析[J]-中南大学学报（自然科学版）2010(6).
[2]郭棋武,方志,裴炳志.混凝土斜拉桥的温度效应分析[J].中国公路学报,2002,(02):48-51.
[3]赵大亮 温差对预应力混凝土箱梁桥可靠性的影响[J]-世界桥梁2011(2).
[4]康为江,方志,邹银生.钢筋混凝土连续箱梁日照温差应力的试验研究[J].湖南交通科技,2001,(03):63-64.
[5]陈纪胜,张粉芹,季日臣.箱型输水桥不同日照温差模式下的温度应力研究[J].城市道桥与防洪,2009,(05):175-178.
[6] 管敏鑫.混凝土桥梁的日照温度荷载,温度应力的计算与裂纹[J].中国铁道科学,1986,(02).
关键词：钢支撑；内力；应力；日照温差
中图分类号：U443文献标识码： A
1.工程概况
文锦站工程为深圳市地铁9号线第22个车站，位于罗湖区春风路与文锦南路交汇处，沿春风路布置，为地下两层岛式车站。车站总长500.7m，站台宽11.2m，车站标准段总宽度19.93m，底板埋深约18.16m，顶板覆土约4.2m。
车站采用明挖顺作法施工，基坑深约18.36m。基坑支护体系为：地下连续墙+三道支撑，其中第一道支撑为钢筋混凝土米子撑，间距9m；二三道支撑为直径609mm，壁厚16mm的钢管撑，间距3m。钢支撑材料为Q235B级钢，设计轴力2877KN。
车站基坑长度长，钢支撑间距小，支撑轴力设计大，钢支撑轴力变化对基坑整体安全性、稳定性影响很大。本文通过日照温差影响下，钢支撑内力应力变化，分析钢支撑的整体安全性、稳定性，为明挖地铁车站深基坑支护设计提供理论依据。
2.建立模型
本文采用Midas/Civil有限元软件，建立钢支撑受力分析模型。钢支撑全长19.93m，由活络端、固定端及中间标准节段组成。模型建立取19.5m，活络端伸长量0.43m，每0.5m建一个单元，整个钢支撑共建39个单元。钢支撑两端支撑，可以简化为铰接。
3.计算说明
3.1模型假定
在计算钢支撑日照温差影响下，内力应力变化时，为了处理问题方便和简化计算，一般采用以下基本假定：
①假定沿支撑方向的温度分布是均匀的；
②假定材料的各项物理指标是恒定的；
③假定日照作用下的温度梯度是固定值；
3.2荷载说明
作用在钢支撑上的荷载主要有四部分组成：自重力、预加轴力、土压力及温度应力。预加轴力及土压力可以通过钢支撑两侧土体变形，以支座强制位移的方式施加。根据钢支撑两端位移实测，南侧变形3mm，北侧变形2mm，由此可得：支座强制位5mm。温度应力由日照升温和温度梯度组成，本地夏季平均气温25℃，假定最高气温40℃，温度梯度沿竖向变化为5℃。
3.3 工况组合
本模型计算采用两种工况组合：
工况1=自重力+预加轴力+土壓力；
工况2=自重力+预加轴力+土压力+温度应力；
荷载组合需考虑一定的安全系数，结构自重取1.1的安全系数，预加轴力、土压力及温度应力取1.2的安全系数。
4.钢支撑计算
钢支撑有限元模型如下图所示：
图1：钢支撑有限元模型
（1）工况1下，钢支撑内力应力计算
图2：钢支撑轴力云图
图3：钢支撑弯矩云图
图4：钢支撑上缘应力云图
图5：钢支撑下缘应力云图
（2）工况2下，钢支撑内力应力计算
图6：钢支撑轴力云图
图7：钢支撑弯矩云图
图8：钢支撑上缘应力云图
图9：钢支撑下缘应力云图
两种工况下，钢支撑内力应力计算结果对比表：
表1：两种工况下内力对比表
注：表中应力正值代表压应力，变化率正值代表压应力增加。
表2：两种工况下应力对比表
5.结论
通过以上计算分析：在日照温差作用下，钢支撑轴力由1889KN，增加到2774KN，增加885KN，变化率46.9%；钢支撑应力上缘变化率32.3%~44.7%，下缘变化率46.7%~83.7%。由以上数据可以得出：在日照温差作用下，钢支撑内力、应力都产生了明显的变化，变化率在30%以上，这对钢支撑的安全性、稳定性产生了不可忽略的影响。因此，在明挖地铁基坑支护结构设计中，考虑日照温差作用的影响，将使支护结构设计更加合理。
参考文献
[1]曾庆响,韩大建,马海涛,谭毅平.预应力混凝土箱梁桥的温度效应分析[J]-中南大学学报（自然科学版）2010(6).
[2]郭棋武,方志,裴炳志.混凝土斜拉桥的温度效应分析[J].中国公路学报,2002,(02):48-51.
[3]赵大亮 温差对预应力混凝土箱梁桥可靠性的影响[J]-世界桥梁2011(2).
[4]康为江,方志,邹银生.钢筋混凝土连续箱梁日照温差应力的试验研究[J].湖南交通科技,2001,(03):63-64.
[5]陈纪胜,张粉芹,季日臣.箱型输水桥不同日照温差模式下的温度应力研究[J].城市道桥与防洪,2009,(05):175-178.
[6] 管敏鑫.混凝土桥梁的日照温度荷载,温度应力的计算与裂纹[J].中国铁道科学,1986,(02).