城市高架桥塌落冲击地铁隧道结构的动态响应及防护技术
【图文】：
⒁谰莞春戏阑ご胧┨跫鋿滤淼澜峁拱踩?稳定性的数值计算，为综合防护体系的设计及爆破方案的优化提供进一步的借鉴和指导。1工程概况高架桥作为一种典型建(构)筑物，研究其塌落冲击作用下浅埋管线动力响应过程具有十分重要的实际意义。本文以某市城西干道快速化改造过程的高架桥塌落冲击浅埋管线为研究对象，着重研究桥体塌落振动条件下浅埋管线及周围土体的动力响应过程。该高架桥主体结构呈南北走向，分别与汉中路、广州路相交，桥体两侧道路沿街房屋多为临界商铺和办公写字楼，距离最近处仅有6m，周边环境示意图见图1。其中针对本次拆除爆破工程需重点保护的目标之一就是穿越高架桥14#墩地下15m处正在运营的地铁2#线隧道。如图1所示，图中红线部分表示地铁隧道走向，，黄线部分表示隧道上方待拆除的高架桥主体结构(13#～15#墩)。图1高架桥拆除爆破周边环境示意图Fig．1Surroundingsschematicdiagramofblastingdemolition为确保高架桥塌落后，桥体结构触地冲击地面形成的塌落地震效应不会对隧道结构及地铁正常运营构成安全威胁，本文将采用仿真计算的方法对塌落冲击作用下隧道结构的动力响应进行数值分析，为优化城市高架桥体塌落冲击作用下地铁隧道结构动力响应及防护技术研究提供参考。2桥体塌落冲击隧道结构动力响应的数值分析2．1数值计算模型实际工程中距离地铁较远的桥体倒塌触地产生的应力波对隧道结构及其设施的影响相对较小，因此，为减小计算量，本节重点考虑地铁隧道正上方的桥体部分，即13#～15#墩之间的桥体。由于高架桥桥体塌落触地后引起的地面振动是一个相对复杂的力学过程，为使问题简化，在误差允许的情况下本文对所建立的计算模型作以下假设:假设1研究所涉及的土体及高架桥混凝土材料均为连续且各向
?分，即13#～15#墩之间的桥体。由于高架桥桥体塌落触地后引起的地面振动是一个相对复杂的力学过程，为使问题简化，在误差允许的情况下本文对所建立的计算模型作以下假设:假设1研究所涉及的土体及高架桥混凝土材料均为连续且各向同性的均质材料;假设2高架桥塌落整体以自由落体的方式垂直冲击地面，不考虑其它阻力因素。根据高架桥的实际尺寸，桥体模型长宽高尺寸分别设置为50m×20m×0．6m，距地面高度为7．0m;隧道衬砌支护层为50cm厚的C50钢筋混凝土。根据地铁隧道实际尺寸，利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立如图2所示的1/2高架桥－土体－隧道有限元计算模型。为模拟土体的半无限空间，约束对称面节点的法向位移和转动，并将模型侧面及底面设为透射边界。桥体添加自7m处自由落体获得的速度载荷(11．7m/s)，为了清楚描述“高架桥－土体－隧道”动态响应过程，对于该系统均采用Lagrange网格和Solid164实体单元进行有限元化，桥体、土体及地铁隧道的材料参数选择参考文献［13］;为更加直观展现应力波在隧道结构中的传播过程，沿隧道衬砌内表面半环向均匀选取五个距地表不同深度h的特征单元，其分布模式如图2(b)所示。图2塌落振动有限元计算模型(1/2模型)Fig．2Finiteelementmodelofcollapsevibrationofbuilding(structure)conformation(1/2model)2．2计算结果分析研究桥体塌落振动的传播及其对地铁隧道的作用12振动与冲击2017年第36卷
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