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盾构下穿对石拱桥结构稳定性的影响研究
| 论文题名： | 盾构下穿对石拱桥结构稳定性的影响研究 |
| 关键词： | 盾构下穿;石拱桥;结构稳定性;基础变位;预注浆加固 |
| 摘要： | 地下空间的开发必然要与地上建筑相适应，研究地下隧道盾构施工对地上既有桥梁的影响便是其中一个重要课题。石拱桥是我国桥梁史上的常用桥型，具有十分重要的历史价值和实用价值。现代盾构隧道工程中不乏有下穿石拱桥的案例，而盾构施工对石拱桥结构稳定性的影响研究还有欠缺，需要进行进一步研究。 本文依托太原地铁二号线下穿迎泽公园内一座单孔石拱桥建设工程，采用理论分析、数值模拟结合现场工程实践的方法开展论文研究工作：分析了石拱桥基础变位对其稳定性的影响；确定了此石拱桥的极限承载能力和基础极限变位；探讨了盾构下穿施工对石拱桥基础变位的影响，并提出了相应加固措施。主要研究内容和结论有： （1）基于结构力学理论研究，分析了拱桥基础变位使石拱桥主拱结构产生附加内力的力学机理，得出结论：基础竖向不均匀沉降、横向不均匀位移和单侧基础倾斜都会使石拱桥产生不利附加内力甚至造成石拱桥破坏失稳。 （2）采用离散元软件选取分离模型建立石拱桥模型，用节理单元模拟石砌体砌缝，选取桥体是否产生裂缝作为判断石拱桥稳定性的准则，通过对基础施加不同的位移荷载，分析确定了石拱桥基础各向极限位移及其对应的石拱桥极限承载力，同时确定石拱桥最容易破坏的部位，为类似工程重点关注部位提供参考。 （3）从理论上分析了盾构推进时引起拱桥基础变位的原因：石拱桥上部结构、基础和地基存在协同作用，而盾构施工造成的地层扰动通过使地基受到扰动进而影响石拱桥基础和上部结构，通过分析盾构施工造成的地层沉降槽规律，理论上确定石拱桥左侧基础各向变位量大于右侧基础。 （4）采用有限差分软件建立盾构开挖下穿石拱桥整体计算模型，研究盾构下穿石拱桥时拱桥基础变位规律，结果表明：盾构下穿施工造成的石拱桥基础水平不均匀位移和单侧基础倾斜值都未超过允许值，但竖向不均匀沉降超过允许值，如不采取加固措施，会造成石拱桥失稳破坏，为工程施工采取加固措施提供参考。 （5）总结了下穿桥梁工程的常用的地基加固措施，并根据现场实际对各种方案进行了比选，由此提出“匚”型注浆孔布置及加固深度为16.2m的针对性加固方案，同时运用数值模拟分析方法验证了此方案的有效性。根据后续施工现场监测数据，进一步验证了加固措施的有效性，从而在技术上为相似工程提供参考。 |
| 作者： | 李春明 |
| 专业： | 矿业工程 |
| 导师： | 杨双锁;胡国伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 太原理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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