详情

原文传递地铁隧道区间开挖诱发的地表沉降对北京古建筑影响研究

论文题名：	地铁隧道区间开挖诱发的地表沉降对北京古建筑影响研究
关键词：	地铁隧道;沉降变形;古建筑物;内力分析;地表沉降
摘要：	随着城市地铁建设的兴起，相应的环境问题引起了越来越多的关注。地铁隧道施工阶段及施工后期诱发的地表沉降是造成各种建、构筑物产生外观及功能上损害的主要原因，每年由此而造成的经济损失相当可观。北京市是地铁建造发达的城市，特别是2008年奥运会的契机，使北京地铁建设如火如荼。同时北京也是个古都，古建筑物到处都是。因此，怎样把地铁的建设对古建筑物的影响减到最低成为迫切的任务。一般地，地铁隧道设计时不考虑周边建筑物的情况，而以施工时控制地表的沉降为主。国内现行的做法是规定一个沉降上限值，北京等地为3cm，超过该值则调整施工方法或修改隧道的初步设计。此种做法忽略了地表结构物的具体形式及其对隧道施工的响应，由此而采取的加固及补偿措施未必可取，一般情况下是相当保守的。而这个值也是对现代建筑的研究，对古建筑物国内很少人来研究，西方发达国家由于建国比较晚，对此的研究也不多，3cm这个值对北京古建筑物是否合适还没有定论。为了研究隧道施工诱发的北京古建筑物结构损害及结构与隧道施工的相互作用，本文搜集了较为详尽的损害评价与等级资料，并针对该问题进行了数值模拟与计算，总结一些有用的规律。本论文采用盾构施工的施工工艺，通过改变盾构直径、隧道埋深、二者中心距离(简称偏心矩)等进行施工动态过程跟踪、参数敏感性分析、反映结构变形的参数计算、耦合分析与传统损害评价方法的对比计算、评价方法的归纳等几个方面的工作。主要的结论有： (1)随着盾构穿越的前进，结构的差异沉降及平均沉降增大，但最大值不一定是最后穿越完成后； (2)结构物的存在约束了地表的变形，但由于木框架砖填充墙结构刚度低，影响不是很大； (3)盾构穿越与古建筑物之间的相对距离对古建筑物有重要影响：随着盾构的推进，隧道正顶上柱子内力也有变化，但幅度不一样，主要与位置有关系；总体上说当隧道与建筑物相距较远时面向隧道侧的柱子内力减小，而背向隧道一侧的柱子内力增加，即面向隧道一侧的各梁柱结构单元一般表现为卸载，而背向隧道的一侧一般为加载； (4)隧道埋深对古建筑物有重要影响：隧道埋深的改变对地层的运动影响很大，追求其动态过程可以看出，结构内力对埋深15m、20m反映差别不大，而对埋深10m差别很大； (5)结构物内力的变化与盾构直径的改变也有关系：随着直径增大而增大。结构内力与位移对大盾构10m、12m的规律与小盾构6m、8m不完全一样； (6)偏心距对古建筑影响也很大，内力与位移经历由小到大再由大到小的转变。关心隧道正上方的柱子时，偏心矩25m时最大。对于X=0，同一排柱子，偏心矩对剪力、轴力与弯矩影响规律相反； (7)古建筑物对差异沉降反映比较大，对于差异沉降8.75mm，已出现开裂，对应的最大沉降已达到42.5mm； (8)对于木框架砖填充墙结构，梁柱不是古建筑物破坏的潜在因素，应把重点放在砖石结构的位移及变形，这是古建筑物破坏的潜在因素。
作者：	李凭雨
专业：	岩土工程
导师：	吴文经
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京工业大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文