[发明专利]一种地铁施工引起上方建筑物倒塌的情景构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及地铁施工安全管理技术领域，具体涉及一种地铁施工引起上方建筑物倒塌的情景构建方法。

背景技术

随着经济的快速增长，我国的交通运输也得到快速的发展，为了更好的缓解交通压力，很多城市已经修建了地铁，由于地铁起步较晚，使得很多地铁的建设都要下穿建筑物。地铁开挖使得地表产生沉降，造成上方建筑物受到损害。在地铁开挖或运营期间若隧道发生塌陷，将使隧道上方建筑物发生大面积倒塌，必将造成人员伤亡和财产损失。例如，在2015年6月25日，深圳地铁7号线7304-1标福皇盾构机施工区间发生坍塌，造成1人死亡，4人受伤。虽然此次事故并没有造成上方建筑物的倒塌，但我们应该防患于未然，想到事故的最坏结果，并作出相应的预案，把整个事故情景展示出来，并从历史事件中找到灾害的普遍规律，对预期风险做到全过程、全方位、全景观的系统的了解，这就需要我们在考虑地铁上方附近建筑物因隧道开挖受损时利用情景构建的方法分析建筑物倒塌的过程。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种地铁施工引起上方建筑物倒塌的情景构建方法，用以构建地铁施工引起上方建筑物倒塌的情景。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案,一种地铁施工引起上方建筑物倒塌的情景构建方法，包括如下步骤：

S1.建立隧道模型，构建建筑物框架模型，根据隧道模型与建筑物模型的相对位置，计算柱脚距离隧道中心的距离，并根据地表沉降公式计算得到建筑物的不均匀沉降量；

S2.逐渐增大不均匀沉降量，计算不同的不均匀沉降量所对应的建筑所承受的附加内力值，直到建筑物倒塌的临界内力值；

S3.将建筑物所承受的附加内力由小到大分别表现在建筑物框架中，得到建筑物框架的附加内力图；

S4.构建建筑物倒塌的情景视频。

进一步地，步骤S1中构建地铁隧道的模型的参数包括地铁隧道轴线埋深为Z、隧道半径为R和隧道所处地质条件地层的内摩擦角

进一步地，步骤S1中建筑物框架为三层单榀单跨框架。

进一步地，步骤S1构建的三层单榀单跨框架的建筑物框架模型的参数包括建筑物的跨度H，梁的尺寸，柱的尺寸以及框架层高。

进一步地，步骤S2中附加内力值为不均匀沉降量对上部分框架柱产生的附加内力值。

进一步地，：所述附加内力值求解时，设定建筑物框架满足以下假设：

仅考虑材料的线弹性，不考虑非线性以及上下层梁之间的影响；

柱脚与基础、柱与梁之间全部为刚接；

1/3

各层柱的反弯点位置假设为：上层柱反弯点在柱的中间位置，底层柱反弯点在距柱脚1/3层高处；

不考虑框架水平侧移对内力的影响。

进一步地，步骤S2中根据不均匀沉降量求解附加内力值的过程为：

S21.根据构建的建筑物的框架模型，收集计算相关的参数；

S22.推导沉降刚度系数，所述沉降刚度系数为竖向沉降刚度系数，忽略柱脚转动刚度系数；

S23.计算建筑物的附加内力值。

进一步地，步骤S4中构建建筑物倒塌的情景视频的过程包括：

S41.绘制建筑物框架的三维模型，将建筑物框架的附加内力图分别附于建筑物框架的三维模型中；

S42.将建筑物的倒塌过程制作多个三维模型来展示建筑物的破坏情况；

S43.将附加内力图的建筑物三维模型和倒塌过程中的建筑物的三维模型输入视频制作软件中整理成视频

进一步地，步骤S41中绘制建筑物框架的三维模型的过程为：首先用CAD画图软件作出建筑物框架的平面图，再将平面图导进3Dmax中，通过选取边界进行拉出和拉伸调整，最后删掉多余单元形成建筑物框架的三维模型。

进一步地，步骤S41中将附加内力图附于建筑物的三维模型图中时，通过调整建筑物框架的附加内力图颜色的深浅来区分内力大小。

本发明的地铁施工引起上方建筑物倒塌的情景构建方法，通过构建地铁施工引起上方建筑物倒塌的情景，用以将事故情景展示出来，对预期风险做到全过程、全方位、全景观的系统的了解，有利于找到灾难的普遍规律，并作出相应的预案。

附图说明

图1是出地铁隧道横断面的沉降曲线；

图2是建筑物与地铁隧道相对位置示意图；

图3是单榀单跨框架简图；

图4是不均匀沉降下框架的计算简图；

图5是本发明的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。