动载条件下地铁运行时对上跨深基坑开挖的影响研究

摘要

列车动荷载对邻近基坑围护结构影响的研究已逐渐成为岩土工程领域研究的难点与热点问题之一。本文以上跨地铁2号线的基坑为工程背景,针对基坑开挖时既有地铁隧道的变形情况以及列车动荷载对基坑围护结构的影响进行研究。采用MIDAS/GTS通用有限软件建立模型,全过程模拟基坑的开挖施工。研究分析了下穿基坑的既有地铁隧道变形的原因及控制其变形的措施,并且从地表沉降、基坑围护结构的受力变形与振动及既有地铁隧道稳定等方面,研究分析了列车移动荷载对上部基坑稳定性的影响。本文所做工作与结论如下:
　　(1)以南京城西干道综合改造工程作为工程背景,设计了基坑监测方案并完成现场实际监测工作,通过对监测数据进行分析,得出了基坑围护结构的变形规律。研究表明,围护桩深层水平位移最大值出现在桩顶,围护桩底的水平位移很小(几乎为零)。支撑轴力与围护桩桩顶位移随着开挖深度的增加而变大;在基坑底板浇筑完成后,轴力与桩位移保持稳定。
　　(2)采用MIDAS/GTS建立模型,模拟基坑的开挖施工,数值模拟结果与现场实测数据基本一致。研究分析在基坑开挖过程中影响下穿隧道变形的原因,探讨了控制既有隧道变形的施工措施。通过把监测数据与数值模拟结果相结合分析,得出由于基坑开挖卸载所引起的下穿既有隧道变形规律,如既有隧道纵向隆起曲线呈正态分布,地铁隧道纵向隆起的范围大约为基坑沿隧道方向开挖长度的2到3倍。研究结果表明采用的施工措施可以有效的控制隧道的上抬变形。
　　(3)列车移动荷载对基坑围护结构的作用所产生的影响不能忽视。通过分析表明,当基坑下部既有隧道有列车运行时,列车移动荷载对基坑围护结构产生的内力较小,工程中可以不考虑;列车动荷载对围护结构在Z方向上的振动较为明显,但围护墙的振动依然处于安全可控的范围内。通过有限元计算,预测既有隧道结构在长期地铁移动荷载作用下,列车动荷载对既有隧道结构的正常使用与耐久性会产生一定的危害。为确保地铁的安全运营,需要采用相应的减震措施来降低列车动荷载对既有隧道的影响。因此,既有隧道需要采取一些抗震措施如在钢轨上添加一些减震性扣件来降低列车动荷载的振动影响。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外关于基坑工程的研究现状

1.3 不确定因素对基坑设计与施工的影响

1.4 本文主要研究的内容与研究思路

第二章 工程概况及监测数据分析

2.1 南京城西干道改造基坑工程概述

2.2 基坑监测方案设计

2.3 监测数据分析

2.4 本章小结

第三章 基坑开挖对下部既有地铁隧道变形控制研究

3.1 基坑开挖影响下穿隧道的概述

3.2 本构模型的选择

3.3 新建隧道基坑与既有地铁隧道位置的工程概况

3.4 地铁隧道变形原因以及施工措施

3.5 基坑开挖的数值模拟

3.6 监测值与模拟值的对比分析

3.7 本章小结

第四章 列车动荷载作用下对上部基坑的影响

4.1 列车动荷载对上部基坑影响的概述

4.2 动力分析的求解方法

4.3 动力模型的建立

4.4 计算结果分析

4.5 降低列车震动影响的措施

4.6 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 概述

5.2 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文