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洞桩法地铁车站施工引起的地层变形与结构受力特性分析
| 论文题名： | 洞桩法地铁车站施工引起的地层变形与结构受力特性分析 |
| 关键词： | 地铁车站;洞桩法;导洞施工;地层变形;结构受力 |
| 摘要： | 近年来，地铁车站施工技术不断进步，涌现了许多新工法和新工艺。其中，洞桩法是在传统浅埋暗挖法的基础上吸收了盖挖法的技术成果，通过小导洞、扣拱、梁、柱等成熟技术的结合而形成的一种新的地铁施工方法。该方法已在北京地铁建设中得到多次实践，取得了显著的社会和经济效益。 但洞桩法也存在施工步序多，结构力学转换复杂，对地层扰动频繁等问题，目前对洞桩法地铁车站施工引起的地层变形和力学效应的认识还不够系统深入。本文以北京地铁十六号线苏州街车站工程为依托，运用FLAC3D建立车站三维数值计算模型，研究了车站洞桩法施工过程中的地层变形规律。运用ANSYS建立了车站主体结构的二维弹塑性有限元模型，揭示了车站结构受力特性。同时，本文对依托车站工程的结构受力及地层变形进行了现场监测，并与数值模拟结果进行了验证分析，为类似工程的建设提供了有效的数据支持和借鉴。本文主要研究结论如下: (1)导洞和扣拱施工是引起地层变形的两个主要阶段，引起的地层位移量分别占地层最终位移量的约49％和32％，是洞桩法控制地层变形的主要环节。车站结构完成后竖向位移基本呈对称分布，地表最大沉降49.3mm，位于车站中轴线处。总体说，越靠近车站，地层受扰动越严重，但影响范围越小;越靠近地表，地层受扰动越弱，但影响范围越大。 (2)洞桩法导洞施工时存在群洞效应，各导洞开挖对洞周围岩的扰动有明显的叠加效应，洞周围岩受扰动越严重，导洞初支受力越大。导洞初支在破除前，分担了部分上部荷载，灌注桩承受的内力较小，此时扣拱初支与导洞拱肩连接处存在受力集中现象;当导洞初支破除后，扣拱与梁、柱之间的传力机制形成，框架承载体系发挥作用，后续施工均在该承载体系下进行。 (3)通过对依托工程的现场监测和数据分析，得到了小间距洞室群及车站初支扣拱的围岩接触压力、支护内力的分布特点和变化规律;此外，总结了导洞施工和扣拱施工阶段的地层变形规律。通过现场监测数据和数值模拟结果的对比分析，验证了数值模型参数选取的合理性和模拟结果的可靠性，并给出了一些具体建议，可为类似工程的建设提供有效参考和借鉴。 |
| 作者： | 杨公标 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 张成平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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