基于ABAQUS基坑开挖施工对既有桥梁影响的分析

摘要

随着我国高速铁路的快速建设，越来越多的高速铁路投入运营。高速铁路因舒适快捷，已成为人们选择出行的首要交通工具；正因为如此，其安全运行也至关重要。目前已经开通运营的高速铁路中桥梁占线路的相当份额。所以高速铁路桥梁附近的施工成为工程界必须考虑的问题，而基坑开挖势必会对既有高速铁路桥梁的正常运营产生影响。基坑开挖引起土体位移会对群桩高速铁路梁桥产生诸多不利影响：第一，土体的水平位移导致桩身变形，进而引起桥面水平位移；第二，土体竖直位移引起桩基竖直位移进而引起桥面竖直位移；第三，各桥墩和桩基间由承台和上部结构相互连接彼此之间产生复杂作用，更加难以估计其变形。
　　本文结合工程实际，应用有限元软件ABAQUS对某高速铁路桥附近基坑开挖进行三维有限元模拟，并分析其桩、墩沿深度方向的水平侧移、墩顶水平位移和竖直位移。其次，鉴于三维分析中复杂的建模过程、较高的硬件配置要求和较长的计算时间，本文提出了二维有限元简化方法，并分别进行弹塑性分析。通过三维模型分析结果和二维模型分析结果进行对比分析，再对不同工况进行对比分析。经过对比二维简化方法可用于工程实际的数值分析。然后对基坑开挖的影响因素的各工况进行二维有限元分析，分别分析不同基坑开挖深度、基坑开挖宽度和基坑与既有桥梁的距离对既有桥梁产生的桩、墩沿深度方向的水平侧移、墩顶水平位移和竖直位移的影响。最后对不同基坑开挖方式进行二维有限元模拟，分析不同基坑开挖方式各工况的既有桥梁产生的桩、墩沿深度方向的水平侧移、墩顶横向位移和竖直位移。
　　通过对三维有限元模拟和二维有限元模拟进行对比，对类似工程的数值模拟进行计算方法的指导；通过对各影响因素的分析和对不同基坑开挖方式各工况的对比，为实际施工方案的确定提供有意义的指导。

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第一章 绪论

1.1课题研究的背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的目的和意义

1.4本文主要研究内容

第二章 数值分析基本理论及土体本构模型

2.1 有限单元法

2.2 ABAQUS简介

2.3 土的常用非线性本构模型

第三章 基坑开挖对既有桥梁影响的三维与二维分析对比

3.1 工程概况

3.2 三维有限元模拟

3.3 二维有限元模拟

3.4 本章小结

第四章 基坑开挖的影响因素分析

4.1 引言

4.2不同基坑开挖深度各工况对比分析

4.3基坑距桥梁不同距离各工况的对比分析

4.4不同基坑开挖宽度各工况的对比分析

4.5本章小结

第五章 基坑开挖方式对既有桥梁的影响分析

5.1工程概况

5.2各工况有限元模型

5.3各工况有限元分析结构对比

5.3本章小结

第六章 结论与展望

6.1本文主要结论

6.2本文工作展望

参考文献

发表论文及科研情况

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