盾构穿越高架对其桩基变形和内力影响分析

Word版本，下载可自由编辑盾构穿越高架对其桩基变形和内力影响分析下面是我给大家带来关于盾构穿越高架对其桩基变形和内力影响分析，以供参考。

盾构法已经成为城市地铁区间隧道施工的一种重要办法,在盾构法隧道施工过程中,常常要从地上和地下重要建造物附近穿越。某盾构隧道需要近距离从已有高架桥桩基下穿过,利用适当简化,采纳平面延续介质有限元,模拟双洞单线盾构隧道施工的囫囵过程,考虑不同阶段土体的应力释放率,分析盾构隧道施工对桩基变形和内力的影响。

1引言

随着城市轨道交通建设的进展,大量的地铁区间隧道采纳盾构法施工,盾构法隧道的施工工艺和施工技术也在不断进展和成熟。因为城市经济建设的进展,地铁区间隧道沿线普通为城市经济较为发达的地区。盾构隧道施工过程中,不行避开的要从许多重要的地上和地下建造物附近穿过。

本文分析盾构隧道推动过程中,从已有高架桥下桩基之间穿过,盾构施工对桩基水平位移和内力的影响,从而对工程的可行性和风险举行推断。

2工程概况

某城市地铁区间隧道部分区间段需要从已有高架桥下穿越。因为盾构隧道需要近距离从桥下桩基之间穿过,因此需要完整分析上、下行线盾构推动过程中对高架桥桩基的影响。因为桩基结构对水平变形较为敏感,主要分析盾构推动时,土体的应力释放对桩基水平变形和内力的影响。盾构主要是从5-1层粘土和5-2层粉质粘土中穿越,盾构外径为6m,管片厚度为30cm。高架桩基为22.5m长,直径为1.2m的钻孔灌注桩。

3计算过程分析

3.1计算简化

对于盾构隧道和高架桥,因为相对于其平面尺寸,纵向较长,因此可以忽视其纵向变形,简化为平面应变问题举行分析,取单位长度举行计算。

对桥梁承台和桩基,沿纵向不是一个延续结构,而是每隔25~30m左右布置桥梁承台桩基。因此按平面应变问题取每延米分析的时候,按照侧向抗弯刚度相像,截面长度按下式举行计算:

公式中,E为混凝土弹性模量,b为桩截面垂直盾构中心线方向的宽度,h为桩截面另一个方向长度,n为平行盾构中心线方向的桩数,h′为平面应变计算桩截面长度,s为承台中心距。

3.2计算模型

计算模型中将桩基简化为梁单元举行模拟,土体和桩基上部承台结构采纳平面应变单元举行模拟,隧道衬砌采纳梁单元模拟,梁单元和实体单元之间自由度的协调性利用程序提供的自由度间的耦合功能实现。土体采纳Drucker-Prager屈服准则,混凝土结构视为弹性体。计算区域取至盾构轮廓线外30m,左右边界设置水平约束,底部边界设置垂直约束,上部为自由边界。

按照一些单圆盾构隧道工程的讨论,考虑盾构施工过程中整体状态控制较好,在计算中考虑管片脱离盾尾,同步注浆彻低填充管片和土体的空隙前,土体的应力释放率控制在小于15%,之后土体应力彻低释放。

囫囵计算过程分为五步:

①地层施加初始应力场,土体侧压力系数取为0.6;

②单线盾构推动,管片拼装前土体应力释放率15%;

③单线盾构推动,管片拼装后土体应力释放100%;

④其次条盾构线推动,管片拼装前土体应力释放率15%;

⑤其次条盾构线推动,管片拼装后土体应力释放100%。

4计算结果分析

4.1左侧桩基水平位移

计算得到左侧桩基在盾构推动过程中的变形外形,随着上、下线盾构隧道的施工,桩的水平位移逐渐增大。在囫囵盾构隧道施工过程中,引起的桩基水平位移在-0.16~2.48mm(向盾构开挖侧位移为正)之间。

在盾构隧道施工过程中,左侧桩基桩身弯矩变化图,桩身弯矩随整体施工过程变化,最大弯矩增量为80,浮现在其次条盾构隧道施工过程中,为计算模拟的第四阶段。

4.2右侧桩基水平位移

计算得到右侧桩基在盾构推动过程中的变形,随着上、下行线盾构隧道的施工,桩基水平逐渐增大,施工引起的桩基水平位移在0.10~2.55mm之间。在施工过程中,右侧桩基桩身弯矩变化,桩身最大弯矩增量为102,发生在其次条盾构隧道施工结束后,即数值模拟的第五阶段。

4.3中间桩基水平位移

计算得到中间桩基在盾构推动过程中的变形,盾构施工引起的桩基水平位移在-1.78~0.30mm之间。在单线盾构隧道推动过程中,中间桩基水平位移逐渐增大,最大达到1.78mm;而随着其次条盾构隧道的推动,随着中间桩另一侧土体的应力释放,使得桩向相反的方向运动,桩的水平位移又逐渐削减。

盾构推动过程中,中间桩身内力变化,桩身最大弯矩增量达到153,浮现在第一条盾构隧道推动过程中的第三计算阶段。对于中间桩基而言,因为左、右两侧盾构施工过程中,土体应力释放对其影响互相抵消,因此终于当两条盾构隧道施工结束后,桩身内力变化较小。

5结论

利用模拟上、下行单圆盾构隧道的囫囵施工过程,分析盾构从已有高架桩基之间穿过时,桩基内力和变形的变化过程,得到以下结论:

1.盾构推动过程中,桩基的内力和变形是受到囫囵施工过程影响的,左右两侧桩基与中间桩基受到的内力和变形影响逻辑不全都。

2.左、右两侧桩基随盾构施工过程位移不断增大,最大位移和内力均浮现在其次条盾构隧道的施工过程中;

3.中间桩基的内力和变形最大值浮现在第一