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盾构隧道近距侧穿桥梁引起地表沉降及桩基响应分析
| 论文题名： | 盾构隧道近距侧穿桥梁引起地表沉降及桩基响应分析 |
| 关键词： | 地铁隧道;既有桥梁桩基;盾构穿越;振动效应;桩基偏位;地表沉降 |
| 摘要： | 在城市地铁隧道建设过程中，地铁盾构施工近距离下穿既有桥梁桩基现象普遍存在，盾构刀盘推进过程影响桥梁桩基及其上部结构的安全稳定。研究盾构施工过程中桩基偏移、振动及地表沉降变化规律，具有重要理论指导意义和推广应用价值。 本文依托杭州地铁3号线工-留（工业大学-留下站）区间隧道，采用理论计算、数值仿真和现场监测的方法对盾构施工引起的地表沉降及桩基偏位进行了研究。采用Mindlin解及土体移动模型理论对刀盘推进力、盾壳与土体间的摩擦力、土体损失和注浆压力等因素引起的地层沉降变形进行分析；进一步采用Winkler弹性地基理论对地层及桩基沉降变形进行了计算，获取了盾构推进过程中地表及桩基沉降的变形规律。 采用Midas civil建立上跨区间隧道的桥梁模型，将原位监测获取的桩基振动加速度导入模型进行时程振动效应分析，研究盾构刀盘振动影响下桥梁结构稳定性。然后采用Midas GTS建立盾构侧穿桥梁桩基掘进过程数值模型，在考虑桥梁上部车辆荷载及盾构刀盘振动荷载条件下，研究盾构穿越桥梁过程地表沉降及桩基响应。对比分析数值计算结果与原位监测数据，验证了数值计算计算的正确性。 主要结论如下： (1)刀盘推进力、注浆压力作用导致地表隆起，盾壳与土体间的摩擦力和土体损失引起地表沉降的主要因素，其中土体损失引起的地表沉降沉降量更大，可以通过同步注浆及二次注浆的方式减小管片与土体间隙减小地表沉降量。 (2)桥柱振动监测结果显示，顺桥向(Y方向)振动响应显著，振动速度、加速度幅值大。振动频率范围为0~20Hz，最大振幅对应的频率为4.6Hz。 (3)双线隧道先后开挖会引起桩基发生往复的横向偏移，但偏移量较小，实际施工中通过控制双线隧道掘进进度可以有效减少桩基的横向偏移，避免桩基出现往复偏移。 |
| 作者： | 杨克形 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王克忠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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