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地铁盾构施工引起的地层沉降对周边建筑的影响研究
| 论文题名： | 地铁盾构施工引起的地层沉降对周边建筑的影响研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;盾构施工;地层变形;沉降监测 |
| 摘要： | 城市人口密度的增加对公共交通的发展提出了更高要求，地铁由于安全、高效和环保而被广泛应用。我国正处于城市化建设高速发展阶段，许多城市都积极进行地铁修建。然而地铁线路规划需综合考虑地上、地下各方面因素，故地铁线路在铺设时无可避免地会下穿现有建筑，而地铁施工引起的地层沉降必将对地表建筑产生一定的影响。故在施工前期需对这些结构的安全性能进行预评估，判断地铁施工引起的地层沉降是否会影响临近结构的正常使用和结构安全。基于大量工程经验，目前我国普遍规定地铁施工引起的地层沉降不超过3cm。但由于各地地质条件、结构形式、隧道半径和埋深等方面的差异，该规定值的实用性面临很大的争议：对施工环境地质条件较好，且周边建筑基础埋深较深的施工工况而言，该值可能过于严格，从而增大施工难度；但对于施工环境地质条件较差，且周边建筑为历史建筑的施工工况而言，该值可能并不能保证结构的安全。由此可见，要确定地铁施工引起的地层沉降对周边结构的影响限值，应当针对不同的地质条件、建筑结构形式及基础形式等进行具体研究。本文以某九层框架结构为研究对象，分别采用整体有限元方法和基于Peck公式的简化方法，研究地铁施工引起的地层沉降对结构受力和变形的影响。 本研究主要内容包括：⑴总结归纳目前地铁施工引起地层沉降的预测方法，并采用Peck经验公式给出了北京、上海、广州三地的地层沉降预测模型。研究了隧道埋深、地质条件及沉降槽宽度等关键参数变化对沉降曲线的影响。⑵建立隧道-土层-框架结构整体有限元模型，采用单元生死的方法模拟盾构施工过程，分析结构的受力和变形特征。⑶基于上述Peck公式确定的不同关键参数下的沉降曲线，将其作为外荷载在某九层框架结构基础底部输入，分析结构的受力和变形特征。⑷基于受力分析的结构安全性评价，选取结构柱的开裂荷载为结构安全性评判指标，讨论不同基础形式、隧道与结构相对位置、隧道埋深等不同沉降曲线下结构的安全性。⑸在基于变形的结构安全性评价，系统总结目前国内外对地铁施工引起沉降的评估指标和评价方法，并在归纳总结的基础上选用我国规范的相关指标作为评价指标，对该九层框架在不同沉降值下的安全性能进行了评估。⑹研究表明：采用整体有限元法和简化的Peck公式法均可分析地铁施工引起的地层变形对结构的影响，但显然简化公式法更为简单、实用；基于结构受力和变形两方面的评价指标得到的评价结果是相同的，即表明二者的统一性。 |
| 作者： | 杨咏迪 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 谢伟平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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