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隧道开挖时砌体结构基于既有性能的响应研究
| 论文题名： | 隧道开挖时砌体结构基于既有性能的响应研究 |
| 关键词： | 隧道开挖;砌体结构;既有性能;地表沉降;响应规律 |
| 摘要： | 地铁隧道开挖不可避免地会扰动地表土层，进而引起邻近结构的倾斜与变形。由于结构的既有性能随使用已经存在内部损伤，结构因地表不均匀沉降产生的内力与变形等响应还会被放大。因此，研究由于隧道开挖造成的地表沉降对邻近既有结构的影响以及其他相关因素的控制问题，成为目前青岛地铁建设迫切需要研究的问题。 本文选取地铁隧道施工过程中存在问题较多的既有砌体结构为对象，通过统计分析地表沉降监测与结构既有性能检测数据的规律，希望在地铁隧道开挖引起的地表沉降基础上，结合砌体结构既有的性能参数，运用有限元软件ANSYS建立模型，综合考虑二者对结构的影响，寻找在多因素作用下的既有砌体结构对地表沉降的响应规律，以便为施工控制和检测防护提供依据。主要内容如下: (1)以条形基础的砌体结构为研究对象，分析隧道开挖时地表沉降与结构沉降的实测数据，得出结构沉降与地表沉降的规律基本一致，并且二者的最大沉降值存在一定的比例关系; (2)结合青岛地铁建设工程的特点，选定适合地铁沿线砌体结构的检测方法。根据所选方法分析本文需要的现场检测数据，确定砌体结构的主要既有性能参数; (3)综合比较国内外的试验分析及研究，选取与四川省建筑科学研究院的实验成果基本符合的单轴受压时砌体的本构关系;选取类似混凝土受拉本构模型的二折线模型描述砌体结构的受拉本构关系;通过对连续模型和离散模型进行分析，选择适合复杂砌体结构的连续模型，同时考虑了砖和砂浆的作用及其几何拓扑信息，即认为砌体是一种单相均质且各向同性材料，避开离散模型将砌体结构中的砂浆和块材分别考虑成不同单元的难点; (4)通过对纵墙模型的内力及变形响应分析，得到结构响应随砌体砂浆强度、砖砌体强度以及与隧道相对关系的变化规律。得出在现场检测中，要对既有砌体结构中的砂浆适当增加测区与检测指标，以全面反映砌体结构的抵抗变形的能力; (5)通过定性和定量的方法，分析结构的允许差异沉降量。首先结合ANSYS应力轴所示应力值的大小及范围，做出初步定性判断;然后针对实际结构中存在质量缺陷较多的洞口边角，在考虑应力集中影响基础上，选取一定范围内的节点应力值与结构既有性能的抗拉强度做定量比较。综合得出既有砌体结构在地铁隧道开挖前的沉降控制值; (6)结合青岛地铁M3号线某砌体结构，建立三维实体模型，应用上述方法，分析模型的响应规律，给出结构在隧道开挖前的沉降控制建议值。 |
| 作者： | 孟浩 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 路世豹;于广明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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