采用ANSYS软件计算[3,4],考虑标准段结构与端头井结构之间的影响,模型包含两跨标准段结构(表1,2).

　　具体实现步骤是:定义单元类型;定义材料参数;定义实常数;定义截面尺寸;建立几何模型;定义单元并离散成为有限元模型;施加荷载和边界条件;求解并分析结果.

　　BEAM189为带中间节点的3节点梁单元,可用于模拟梁的各种受力状态:弯、剪、扭和轴力.SHELL93为带中间节点的8节点壳单元,可以用于模拟板的弯曲和翘曲.SHELL99为多层8节点壳单元,可以用于模拟连续墙和内衬墙的双层结构.由于连续墙采用柔性接头时,在水平方向没有可靠连接,无法承受拉力,也就无法承受弯矩作用.使用SHELL99单元时,可以通过分别定义不同层的材料参数解决正交异性的问题.LINK10为单向受力(受拉或者受压)杆单元,可以用于模拟土体对结构的支承作用.

　　4 计算结果与分析

　　a.端头井结构空间效应明显.梁、柱均为复杂受力状态(图2,3),壁柱承受很大的弯矩,水平框架梁承受较大的轴力,而且大多数构件还承受不小的扭矩和剪力.这就要求在设计中,必须全面地分析计算结果.另外,在后浇吊装孔处的框架梁时,侧墙及水平框架梁的变形大部分已经完成,此时的框架梁对壁式框架的支撑作用有限,在计算中不应完全考虑,可以在水平框架梁相应位置适量增加构造负弯矩钢筋.

　　b. 图4中,最大应力为2142kPa,出现在水平纵向框架梁(壁式框架的水平支座)处,其它位置剪应力均小于C30混凝土的剪切标准值2010kPa.考虑到水平纵向框架梁的钢筋与连续墙采取了可靠连接,而且只是局部区域,可以认为剪应力没有超过材料的抗剪强度,连续墙与内衬的结合面能够传递剪力,满足设计的假设.此外,根据上海地区现场测量的应力值,在标准段,连续墙与内衬之间的剪应力更小,一般为700～1000kPa.

　　c. 对于掉头井,在施工阶段,顶板上已经回填土,并且地面交通已经恢复,而此时框架柱尚未浇筑.因此,此时的顶板结构只有四边支承,顶板的框架梁跨度很大,其刚度只是整个端头井顶板刚度的4～6倍.图5中,梁跨中位移较大,形成了板沿X方向的弯矩较大,与图6所示的使用阶段情况有较大区别,此时的内力值在整个计算过程中为控制内力.

　　d. 由于施工阶段没有考虑水反力的作用,而在使用阶段的水反力要大于整个结构的竖向力(不计连续墙的摩擦力),因此在两个阶段的转换过程中,后浇的框架柱对顶板还是有较大支撑作用的,实际结果应是两个阶段计算结果的中间值.如果采用结构力学方法计算,为满足梁的裂缝计算要求,顶板梁的截面高度要做到2.5～2.7m,而板的弯矩和配筋则很小,显然是不经济的.在顶板覆土只有2.5m的情况下,也不满足结构最少覆土的要求.

　　e. 由于结构板较厚,刚度较大,它对梁的影响不可忽略,特别是纵向框架的边跨,在图5和图6中可以看到,边跨在与端头井相交处有很大的弯矩.因此,当计算纵向框架的时候,不能将边跨完全取为简支,而应考虑部分板的嵌固作用.

　　f. 在图5和图6中可以看到,地铁车站楼板有类似无梁楼盖的受力特征,有明显的柱上板带和跨中板带,设计时应该考虑楼板的弯矩调幅.

　　5 结　语

　　对端头井的计算分析结果表明,端头井的空间效应明显,梁、柱的受力状态复杂.严格意义上说,端头井结构的计算应该完全按照施工顺序进行计算.施工过程当中存在构件后浇、构件尺寸的突变(回筑阶段出现内衬)和土体的脱离(水反力控制工况)的情况,整个计算过程应该是非线性的.但由于有限元软件的使用较为复杂,而且不便于后处理(需要设置子步及生死单元),在实际设计过程中基本不采用.

　　当对端头井结构进行了比较细致的计算分析之后,在设计阶段可据此进行简化计算,从而进行设计优化.因此,地

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