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地铁隧道穿越城市异形板桥风险评估及主动防护研究
| 论文题名： | 地铁隧道穿越城市异形板桥风险评估及主动防护研究 |
| 关键词： | 异形板桥;地铁隧道;穿越桩基;风险评估;顶升支护 |
| 摘要： | 随着我国地下空间的开发与利用，城市地铁工程的建设正迎来新一轮高潮。考虑到城市建设的复杂性，地铁隧道穿越城市桥梁基础是不可避免的。作为城市桥梁系统中最为薄弱的部位，异形板桥的安全必须引起工程技术人员足够的重视。本文依托北京地铁7号线穿越广安门异形板桥工程，通过工前风险评估、异形板桥剩余承载力评定、异形板桥基础沉降控制标准的确定和主动顶升支护关键参数的优化等环节，实现盾构隧道穿越城市异形板桥工程的安全控制。本文提出的关于穿越工程风险定级和主动支护关键参数设计的方法在实际工程中得到了验证，可为今后隧道穿越异形板桥工程的风险评估和顶升支护设计提供参考。本文主要内容包括: (1)从盾构隧道施工对周围土层扰动的机理出发，研究了盾构隧道施工对单桩及群桩基础的影响，重点分析了群桩基础的遮拦效应和土拱效应，并使用FLAC3D软件对盾构隧道施工影响下邻近群桩的基础变形进行了数值模拟分析。 (2)通过引入单向受压弹簧模拟橡胶支座的作用，对城市异形板桥的结构特点和沉降力学特性进行了有限元分析。引入易损性指数，实现了对异形板桥基础沉降易损性的评价。 (3)在分析盾构施工对地层和桩基影响的基础上，引入了改进肯特法风险评估模型。通过结合工程实际状况并优化相关参数和评价指标，使用FLAC3D和Midas Civil进行数值模拟，从而实现了盾构隧道穿越广安门异形板工程的风险定级。 (4)在分析广安门异形板桥力学特性的基础上，通过引入雷达图法实现了对异形板桥剩余承载力的评估。借助Midas Civil进行异形板桥的基础沉降特性分析，确定了广安门异形板桥单墩沉降控制标准，并在此基础上得到不同基础组合沉降的控制方法。 (5)通过对异形板桥主动顶升过程中各种工况的有限元模拟，并借助前期对异形板桥承载力的折减分析，得到了广安门异形板桥顶升过程中各墩柱的顶升控制限值，进而实现了各墩位不同顶升量的组合顶升控制。 (6)在使用有限元分析的基础上，通过对不同顶升工况下异形板内力响应结果的对比，得出了异形板桥顶升过程中的关键参数的最优取值，优化了异形板桥的主动顶升过程中的关键参数。 |
| 作者： | 吴书伟 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 苏洁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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