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原文传递深基坑影响下地铁车站与隧道连接节点的受力变形性状分析

论文题名：	深基坑影响下地铁车站与隧道连接节点的受力变形性状分析
关键词：	深基坑施工;地铁车站;隧道连接节点;受力变形特性
摘要：	深基坑开挖施工会影响紧邻地铁结构，引起地铁车站和区间隧道的位移变形和附加应力，甚至可能危及其运营安全。深基坑工程等岩土活动对运营地铁结构安全的影响及控制已成为地下工程中一个重要课题。由于车站与隧道的荷载传递方式及结构刚度等差异，其在邻近深基坑施工影响下的变形响应也不同，导致地铁车站与隧道相连接的节点处容易出现较大差异变形，从而形成一个敏感的薄弱环节。车站与隧道连接节点的受力变形状态可能会影响地铁线路的整体安全，但目前国内外的研究较少关注地铁车站与隧道连接节点受力变形性能。　　本文采用三维数值分析方法并结合工程实例，研究了新建深基坑紧邻地铁车站时，基坑开挖作用下车站与盾构隧道节点处的受力变形特性，探讨基坑开挖深度、平面规模、与车站的相对位置等因素对节点性状的影响规律，提出了一种节点安全性态的判定指标，便于工程实践中及时判断与预警。主要研究内容和成果如下：　　1、采用数值方法研究了与车站共墙的深基坑施工下地铁车站与盾构隧道的位移分布及发展特征，分析了车站与隧道节点处的受力变形性状。根据位移分布确定隧道及节点处的纵向曲率半径和相对弯曲，以此判断其安全状态。结果表明，由于基坑共墙车站呈现隆起特征而盾构隧道主要表现为沉降，两者的差异变形导致车站与隧道节点处受力复杂，节点处受力变形比隧道最大沉降处更加不利；节点处的曲率半径随基坑开挖深度和规模的增加而减小，相对弯曲随基坑挖深的增加而增加；基坑与车站完全共墙或远离隧道时，节点处的曲率半径相对较大。　　2、研究了非共墙的邻近深基坑施工时地铁车站与隧道连接节点处的受力变形特性。结果表明，虽然此时车站与隧道均发生沉降，但是两者刚度不同导致沉降不同，两者的差异变形导致节点处受力复杂且较为敏感，节点处受力比隧道最大沉降处更加不利；节点的曲率半径随基坑开挖深度增加和间距的减小而减小，相对弯曲随基坑挖深的增加而增加；基坑正对车站时节点处的受力变形相对有利。　　3、根据数值分析结果，针对车站与隧道节点受力变形状态，提出一种新的安全判定指标——相对转角变化率。通过数值模拟和实测数据验证，其与曲率半径呈负相关关系，且与曲率半径呈一一对应的关系可以用以判断节点处的转动情况和螺栓受拉应力情况。通过实测数据计算结果验证得到与曲率半径为15000m时对应的相对转交变化率为0.0038°/m。　　4、根据上海世纪大都会和上海西站两个工程的实测数据，研究了紧邻车站的深基坑施工对车站与隧道节点处受力状态的影响。结合数值模拟的结论以及相应保护措施的探讨，发现实测数据所得结论与数值分析结果一致，且可以通过将基坑化整为零、由远及近、土体加固等措施以控制隧道的沉降和车站的变形，最终使节点受力得到改善。
作者：	冉岸绿
专业：	土木工程
导师：	陈锦剑
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文