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郑州地铁隧道开挖对近邻复合桩基影响效应数值分析
| 论文题名： | 郑州地铁隧道开挖对近邻复合桩基影响效应数值分析 |
| 关键词： | 地铁隧道开挖;复合桩基;位移控制法;数值模拟 |
| 摘要： | 随着城市地铁建设的发展，地铁隧道掘进对周围既有建筑或构筑物的影响已成为一个基本问题。其中，地铁隧道开挖对近邻既有复合桩基的影响效应是地铁建设中必须面对的一个重要课题。由于每个地区的工程地质条件和既有建筑环境条件的差异，其影响程度各异。本文结合郑州工程地质条件和既有小高层复合桩基条件，建立隧道开挖对近邻复合桩基影响的分析计算模型，探讨隧道-桩基-土体的相互作用机理，研究地铁隧道施工对近邻复合桩基的影响效应。 本文基于位移控制有限元法的基本原理，研究了用位移控制有限元法计算隧道位移边界条件相关参数的计算方法，并与其他方法进行比较，为其后分析隧道开挖对邻近桩基的影响提供了理论依据。在分析隧道-复合桩基-土体相互作用机理的基础上，建立了隧道开挖-复合桩基-土体作用的位移控制有限元法分析模型。利用ABAQUS软件的二次开发接口，编制了桩土接触界面Goodman单元嵌入计算程序。与其他文献计算结果进行对比分析，从不同方面验证了本文工作的正确性。最后结合郑州土层的特点，分别对东区和西区土层中隧道开挖对近邻复合桩基的影响进行了数值分析，得出了不同土质条件下隧道开挖对复合桩基的内力与变形的影响规律。主要研究结论如下: (1)通过与其他文献对比得出:位移控制有限元法在较小地层损失率下(3％以下)，能很好模拟隧道开挖与邻近桩基相互作用的问题。 (2)隧道开挖对近邻复合桩基的影响，对于郑州东西区的变化规律表现一致。但由于东区土质较软，桩基的内力变化与变形量较西区更大。 (3)前排桩由于距隧道较近，受地层损失影响较大，其受力与变形均大于中后排桩，且各排桩沉降、水平位移和侧摩阻力沿桩身变化趋势基本相似。 (4)郑州东西区隧道开挖引起的地表沉降曲线与高斯分布曲线基本相同，但桩基上部荷载对土体沉降影响较大，使沉降槽呈现不对称状态，结果导致地表最大沉降点向无桩侧移动，该现象郑州东区较西区更为明显。 (5)计算结果表明，就郑州地区隧道开挖对近邻桩基的受力和变形的影响而言，地层损失率的变化对计算结果的影响比较显著，但对桩的弯矩的影响不大，且通过试算得出:郑州地区地铁隧道开挖地层损失率应控制在3％以内，才能保证安全施工;桩轴线距隧道中心水平距离的变化对隧道开挖引起的桩身侧移、地表沉降及桩身弯矩影响较大;桩基上部荷载的变化除对地表及桩基的沉降有影响外，对其他结果几乎没有影响。 |
| 作者： | 郭正鹏 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 闫富有 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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