暗挖隧道施工对路桥构筑物的影响效应分析

发布时间：2017-05-17 08:13

  本文关键词：暗挖隧道施工对路桥构筑物的影响效应分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在城市地铁建设中,爆破法和盾构法以其特有的优点被广泛采用。因此,在施工过程中对地层以及路桥构筑物产生的扰动、破坏以及影响一直是人们重点关注的课题。分析爆破动力作用下路桥构筑物的动力响应以及盾构施工过程中地层沉降、桩土变形规律等,对指导施工以及控制措施等都具有实际意义。本文以在建大连地铁208标段魏台桥区间和202标段铁路桥区间的工程为背景,详细研究了爆破施工和盾构施工对路桥构筑物的影响效应,结合有限元程序建立三维弹塑性仿真模型,并利用采集监测数据进行了对比分析。主要的研究内容如下：(1)桩土受爆破动力荷载作用爆破地震波的振速衰减区域和衰减速度在不同方向上均不同,近爆源处土体受到爆破荷载冲击虽大,但其受波动时间短,而远爆源处土体受爆破荷载作用小,但受波振动持续时间长、危害大。由于爆破冲击波强烈的多次反射性,对桥桩结构的破坏性也比较大,单次的爆破产生的累积损伤较小,但多次爆破会使桥桩产生内部累积损伤。在定点监测中显示,竖向不同深度处的监测点其振速达到峰值的时间和峰值大小均不同,越靠近爆源,受扰动的峰值越大,时间越短。近距离爆破会对既有隧道衬砌安全性产生很大影响,在既有隧道衬砌迎爆侧拱腰部位为薄弱区,现场施工中需重点防范。(2)桩土在盾构施工过程中变化在模拟中,首先对盾构施工中的敏感性参数进行分析,总结出随着土仓压力、注浆压力、穿越软硬不同土层时土体及路面变形规律；其次,在盾构施工穿越铁路桥时,总结出土体中土层损失横向变形规律、地层损失路面竖向变形分析,并与现场监测数据进行对比。在桩土分析中对桩的邻近度进行了判定,并通过摩阻力的变化反映桩土之间的差异沉降。
【关键词】：桥桩构筑物 爆破动力 盾构施工模拟 监测变形
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 选题背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 隧道施工对邻近桥桩影响研究现状12-14
• 1.2.2 盾构及爆破施工技术研究现状14-16
• 1.3 本论文主要工作和技术路线16-18
• 1.3.1 本文主要工作16
• 1.3.2 技术路线16-18
• 第2章 隧道开挖过程中桥桩沉降机理18-38
• 2.1 施工过程中地层沉降机理18-21
• 2.1.1 地层损失沉降18-19
• 2.1.2 土体损失理论地表沉降预测19-20
• 2.1.3 固结沉降20-21
• 2.2 爆破施工路桥动力响应研究21-26
• 2.2.1 爆破地震波的分类21-23
• 2.2.2 爆破应力波传播特征23
• 2.2.3 岩土影响特征23-25
• 2.2.4 爆破震动对桩土破坏机制25-26
• 2.3 盾构推进过程中的受力分析26-29
• 2.3.1 土压与盾构平衡原理及其受力状态26
• 2.3.2 盾构施工的力学效应26-28
• 2.3.3 间隙参数GAP28-29
• 2.3.4 盾构施工引起地层损失的因素29
• 2.3.5 盾构施工对桥桩构筑物的影响29
• 2.4 地层变形与桥桩位移之间的相互影响29-37
• 2.4.1 地层变形对桥桩的作用机理29-30
• 2.4.2 隧道开挖对桥桩作用研究30-32
• 2.4.3 上部荷载对桥桩作用研究32-33
• 2.4.4 有限元桩单元接触理论33-35
• 2.4.5 有限元桩单元的应用35-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第3章 隧道施工桥桩变形监测规律分析38-50
• 3.1 现场监测的重要性38
• 3.2 监测目的38-39
• 3.3 爆破监测数据采集及其规律39-44
• 3.3.1 监测依据39
• 3.3.2 爆破振速监测系统39-40
• 3.3.3 爆破振动安全控制标准40-41
• 3.3.4 爆破振动监测实施41-42
• 3.3.5 构筑物监测结果42-44
• 3.4 盾构施工监测44-48
• 3.4.1 监测依据44
• 3.4.2 监测点布置44-45
• 3.4.3 监测控制标准45-46
• 3.4.4 盾构施工监测规律46-48
• 3.5 本章小结48-50
• 第4章 桥桩受钻爆法动力施工影响规律研究50-64
• 4.1 爆破动力模拟基本理论50-52
• 4.1.1 动力分析本构模型选取50
• 4.1.2 模型边界条件选取50-51
• 4.1.3 爆破动力荷载51-52
• 4.1.4 力学阻力52
• 4.1.5 时间步长52
• 4.2 魏台桥隧道工程概况52-55
• 4.2.1 工程概况52-53
• 4.2.2 地质水文概况53-55
• 4.3 建立模型及计算55-57
• 4.3.1 基本模型建立55
• 4.3.2 特征值计算55-56
• 4.3.3 动力时程计算56-57
• 4.4 模拟计算结果分析57-62
• 4.4.1 爆破动力对桩土振速分析结果57-59
• 4.4.2 爆破对桥桩动力分析结果59-60
• 4.4.3 爆破动力对土层作用反应谱分析结果60-61
• 4.4.4 爆破动力对桩土应力应变分析结果61-62
• 4.5 本章小结62-64
• 第5章 桥桩受盾构法施工影响规律研究64-90
• 5.1 盾构法介绍64-65
• 5.2 工程概况65-67
• 5.2.1 工程简介65-66
• 5.2.2 地质条件66-67
• 5.3 施工参数敏感性分析67-72
• 5.3.1 盾构掘进土仓压力影响67-68
• 5.3.2 盾构GAP间隙同步注浆影响68-69
• 5.3.3 盾构穿越不同土质影响69-72
• 5.4 有限元盾构等效模拟及桩单元建立72-76
• 5.4.1 建立模型72-74
• 5.4.2 地层参数选取74
• 5.4.3 荷载模拟74-75
• 5.4.4 桩接触建立75
• 5.4.5 定义施工阶段75-76
• 5.5 盾构施工过铁路桥段对桥桩影响模拟分析76-88
• 5.5.1 地层损失土体模拟沉降规律76-78
• 5.5.2 路面模拟监测数据与现场监测数据对比78-80
• 5.5.3 土体盾构施工内力场变化规律80-81
• 5.5.4 桥桩邻近度判定81-83
• 5.5.5 盾构施工地层损失对桩的影响83-85
• 5.5.6 桩基摩阻力变化规律85-88
• 5.6 本章小结88-90
• 第6章 结论与展望90-93
• 6.1 结论90-92
• 6.2 展望92-93
• 参考文献93-97
• 致谢97-98
• 参加的科研项目98-99
• 研究生履历99

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