地下负二层施工对既有隧道结构的影响
发布时间：2021-08-19 18:13
为分析地下工程近接施工过程中对已建地下结构的位移及受力影响情况,以某地下商业街近接既有地铁隧道施工为依托,考虑既有地铁隧道结构存在的影响,对拟建的地下商业街负二层结构在施工过程中对负一层结构的影响进行研究。以地下商业街负一层结构施工结束为初始应力状态,通过有限元软件MIDAS/GTS对负二层结构的施工过程进行数值模拟,分析负一层结构的位移及内力变化情况,以及施工过程的安全可行性。分析结果表明,负一层地下结构位移及弯矩的变化均在合理范围内,且既有隧道的存在可以减少负一层结构受负二层施工的影响。
【文章来源】：解放军理工大学学报(自然科学版). 2014,15(03)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１新建地下工程与既有隧道结构竖向关系图Ｆｉｇ．１Ｖｅｒｔｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｎｅｗｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ
．２粉质黏土③６．１０．２９２８．５４８．６１７．９粉质黏土④１１．７０．２９２４．５４５．７１７．７２有限元数值模拟２．１基本假定土体及各材料为连续、均质变化，土体为弹塑性材料，采用德鲁克－普拉格屈服准则，且不考虑体积膨胀，既有隧道及地下商业街结构均为线弹性变化，负二层土体开挖卸荷时假定瞬时释放４０％的应力，其余分２次释放。２．２模型尺寸及边界条件根据建模经验并充分考虑新建地下工程的影响，模型尺寸长９７．６ｍ，高２８ｍ，宽２４．３ｍ，如图２所示。结合实际工程情况，确定模型所需的约束为上表面自由，侧面及底面分别为水平和竖向方向位移控制约束。图２整体模型Ｆｉｇ．２Ｏｖｅｒａｌｌｍｏｄｅｌ２．３施工过程模拟近接施工数值模拟时，通过对模型单元的激活和钝化来模拟各施工工况。新建地下商业街采用盖挖逆作法进行施工。本文主要研究既有地铁隧道存在的条件下，地下负二层施工对负一层结构的影响分析，故以地下商业街负一层结构施工完成后为初始应力状态，至负二层结构施工完毕共７个施工工况，图３为模型的初始应力和施工结束示意图。２５３第３期耿永常，等：地下负二层施工对既有隧道结构的影响
图３模型示意图Ｆｉｇ．３Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌ３数值模拟结果分析结合数值模拟计算结果，分析地下商业街负一层结构受负二层施工的位移及内力影响情况。３．１负一层结构位移影响分析根据数值模拟的计算结果，对地下商业街负一层的顶板、侧墙和柱、底板的位移变化分别进行讨论。鉴于模型的对称性，对模型左半部分选取参考节点，图４（ａ）为负二层施工结束后负一层结构竖向位移云图及参考节点的位置，图４（ｂ）为所选参考节点的位移变化情况。从图４（ｂ）可知，地下商业街负一层顶板受负二层施工的影响，竖向位移的大小及变化幅度由中间向两侧逐渐增大，而负一层中间部分由于下方存在既有隧道，受负二层施工的影响较校从整体上看，顶板各参考节点的位移变化趋势较相近，且施工结束时侧墙附近的顶板隆起最大，约１．５ｍｍ。对地下商业街负一层的侧墙和柱分别选取参考节点，如图５（ａ）所示，对其位移变化进行分析，图５（ｂ）为所选参考节点的位移变化情况。由图５（ｂ）可知，地下负一层结构侧墙部分受负二层施工的影响相对较大，施工完成后隆起约１．４ｍｍ，中间至两侧柱位移的大小及变化幅度呈增大趋势，且柱和侧墙竖向位移的大小及变化与顶板相似。在地下商业街负二层结构的施工过程中，负一层结构的底板可起到一定的水平支撑的作用，底板的位移变化可影响整个结构的安全性能，受负二层施工的影响显著。图６（ａ）为负一层底板所选参考节点的位置示意图，图６（ｂ）为各参考节点的位移变化情况。图４负一层顶板参考节点及位移Ｆｉｇ．４Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｎｏｄｅｓａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｅａｃｈｎｏｄｅｏｎｎｅｇａｔ
【参考文献】：
期刊论文
[1]跨线风道近接施工力学特性研究[J]. 吴占瑞,漆泰岳. 铁道标准设计. 2012(04)
[2]盾构隧道掘进全过程三维模拟方法及重叠段近接分区研究[J]. 王明年,张晓军,苟明中,崔光耀. 岩土力学. 2012(01)
[3]新建隧道施工对既有隧道的影响分析[J]. 于清浩. 铁道建筑技术. 2011(10)
[4]新开隧道施工对近接既有人防工程的影响监测[J]. 周奎,余金鑫,李伟,张鑫. 施工技术. 2011(12)
[5]新建隧道施工对既有隧道的影响分析及处理措施[J]. 谢勇涛,于清浩,丁祥,卢裕杰. 铁道标准设计. 2011(05)
[6]既有地铁车站结构安全性评估方法研究[J]. 李奎,李志业,高波. 岩土力学. 2011(04)
[7]地铁隧道近接施工相互影响研究现状及其思考[J]. 俞鑫风,王健. 北京建筑工程学院学报. 2008(03)
[8]双线盾构施工对邻近建筑物影响的数值分析[J]. 彭畅,伋雨林,骆汉宾,李小青,吴贤国. 岩石力学与工程学报. 2008(S2)
[9]地铁施工对邻近建筑物安全风险管理[J]. 骆建军,张顶立,王梦恕,张成平. 岩土力学. 2007(07)
[10]近间距双线大直径泥水盾构施工相互影响研究[J]. 林志,朱合华,夏才初. 岩土力学. 2006(07)
博士论文
[1]地下工程近接施工力学原理与对策的研究[D]. 仇文革.西南交通大学 2003
本文编号：3351897
【文章来源】：解放军理工大学学报(自然科学版). 2014,15(03)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１新建地下工程与既有隧道结构竖向关系图Ｆｉｇ．１Ｖｅｒｔｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆｎｅｗｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ
．２粉质黏土③６．１０．２９２８．５４８．６１７．９粉质黏土④１１．７０．２９２４．５４５．７１７．７２有限元数值模拟２．１基本假定土体及各材料为连续、均质变化，土体为弹塑性材料，采用德鲁克－普拉格屈服准则，且不考虑体积膨胀，既有隧道及地下商业街结构均为线弹性变化，负二层土体开挖卸荷时假定瞬时释放４０％的应力，其余分２次释放。２．２模型尺寸及边界条件根据建模经验并充分考虑新建地下工程的影响，模型尺寸长９７．６ｍ，高２８ｍ，宽２４．３ｍ，如图２所示。结合实际工程情况，确定模型所需的约束为上表面自由，侧面及底面分别为水平和竖向方向位移控制约束。图２整体模型Ｆｉｇ．２Ｏｖｅｒａｌｌｍｏｄｅｌ２．３施工过程模拟近接施工数值模拟时，通过对模型单元的激活和钝化来模拟各施工工况。新建地下商业街采用盖挖逆作法进行施工。本文主要研究既有地铁隧道存在的条件下，地下负二层施工对负一层结构的影响分析，故以地下商业街负一层结构施工完成后为初始应力状态，至负二层结构施工完毕共７个施工工况，图３为模型的初始应力和施工结束示意图。２５３第３期耿永常，等：地下负二层施工对既有隧道结构的影响
图３模型示意图Ｆｉｇ．３Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌ３数值模拟结果分析结合数值模拟计算结果，分析地下商业街负一层结构受负二层施工的位移及内力影响情况。３．１负一层结构位移影响分析根据数值模拟的计算结果，对地下商业街负一层的顶板、侧墙和柱、底板的位移变化分别进行讨论。鉴于模型的对称性，对模型左半部分选取参考节点，图４（ａ）为负二层施工结束后负一层结构竖向位移云图及参考节点的位置，图４（ｂ）为所选参考节点的位移变化情况。从图４（ｂ）可知，地下商业街负一层顶板受负二层施工的影响，竖向位移的大小及变化幅度由中间向两侧逐渐增大，而负一层中间部分由于下方存在既有隧道，受负二层施工的影响较校从整体上看，顶板各参考节点的位移变化趋势较相近，且施工结束时侧墙附近的顶板隆起最大，约１．５ｍｍ。对地下商业街负一层的侧墙和柱分别选取参考节点，如图５（ａ）所示，对其位移变化进行分析，图５（ｂ）为所选参考节点的位移变化情况。由图５（ｂ）可知，地下负一层结构侧墙部分受负二层施工的影响相对较大，施工完成后隆起约１．４ｍｍ，中间至两侧柱位移的大小及变化幅度呈增大趋势，且柱和侧墙竖向位移的大小及变化与顶板相似。在地下商业街负二层结构的施工过程中，负一层结构的底板可起到一定的水平支撑的作用，底板的位移变化可影响整个结构的安全性能，受负二层施工的影响显著。图６（ａ）为负一层底板所选参考节点的位置示意图，图６（ｂ）为各参考节点的位移变化情况。图４负一层顶板参考节点及位移Ｆｉｇ．４Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｎｏｄｅｓａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｅａｃｈｎｏｄｅｏｎｎｅｇａｔ
【参考文献】：
期刊论文
[1]跨线风道近接施工力学特性研究[J]. 吴占瑞,漆泰岳. 铁道标准设计. 2012(04)
[2]盾构隧道掘进全过程三维模拟方法及重叠段近接分区研究[J]. 王明年,张晓军,苟明中,崔光耀. 岩土力学. 2012(01)
[3]新建隧道施工对既有隧道的影响分析[J]. 于清浩. 铁道建筑技术. 2011(10)
[4]新开隧道施工对近接既有人防工程的影响监测[J]. 周奎,余金鑫,李伟,张鑫. 施工技术. 2011(12)
[5]新建隧道施工对既有隧道的影响分析及处理措施[J]. 谢勇涛,于清浩,丁祥,卢裕杰. 铁道标准设计. 2011(05)
[6]既有地铁车站结构安全性评估方法研究[J]. 李奎,李志业,高波. 岩土力学. 2011(04)
[7]地铁隧道近接施工相互影响研究现状及其思考[J]. 俞鑫风,王健. 北京建筑工程学院学报. 2008(03)
[8]双线盾构施工对邻近建筑物影响的数值分析[J]. 彭畅,伋雨林,骆汉宾,李小青,吴贤国. 岩石力学与工程学报. 2008(S2)
[9]地铁施工对邻近建筑物安全风险管理[J]. 骆建军,张顶立,王梦恕,张成平. 岩土力学. 2007(07)
[10]近间距双线大直径泥水盾构施工相互影响研究[J]. 林志,朱合华,夏才初. 岩土力学. 2006(07)
博士论文
[1]地下工程近接施工力学原理与对策的研究[D]. 仇文革.西南交通大学 2003
本文编号：3351897
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