盾構(gòu)隧道施工對鄰近橋梁樁基礎(chǔ)的影響及風險控制值研究.pdf

1、采用理論分析、數(shù)值模擬、試驗數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法，研究了盾構(gòu)隧道施工影響下鄰近橋梁樁基的力學(xué)響應(yīng)規(guī)律及風險控制指標。具體研究內(nèi)容和豐要成果如下:
　　(1)將樁基引起的地層附加應(yīng)力影響范圍與Randolph提出的影響半徑進行對比分析，界定樁基影響區(qū)域和非影響區(qū)域的半徑。基于掌子面壓力、注漿壓力的理論取值范圍及單位長度上土體損失量等于沉降槽面積的條件，利用三維彈塑性有限元進行計算分析，給出掌子面壓力、注漿壓力在樁基非影響區(qū)域內(nèi)的建議取值

2、，并修正總間隙參數(shù)的計算表達式;結(jié)合樁基非影響區(qū)域內(nèi)盾構(gòu)施工參數(shù)的建議取值及樁基對地層產(chǎn)生的附加應(yīng)力，給出樁基影響區(qū)域內(nèi)盾構(gòu)施工參數(shù)建議取值的數(shù)學(xué)表達式。研究結(jié)果表明:工作面的土壓力合力選取工作面靜止土壓力合力，注漿壓力選取1.1倍的隧道埋深處水土壓力時，對地層的擾動較小。
　　(2)將盾構(gòu)隧道作為柱體空腔，引入了柱體空腔膨脹理論。基于mindlin解將掌子而壓力在開挖面引起的三維土體位移轉(zhuǎn)換為徑向位移后，給出總間隙參數(shù)的計算表達

3、式，用以分析土體損失率的變化;基于土體損失率分析隧道半徑在土體損失下的影響;用注漿壓力代替隧道柱體空腔的均布圍壓。結(jié)合樁基影響區(qū)域內(nèi)的盾構(gòu)施工參數(shù)的建議取值，應(yīng)用柱體空腔膨脹理論、荷載傳遞函數(shù)的統(tǒng)一形式、荷載傳遞本構(gòu)及變形協(xié)調(diào)法分析四種工況下樁基的力學(xué)響應(yīng)規(guī)律。同時采用有限元計算結(jié)果和試驗數(shù)據(jù)驗證了隧道柱體空腔膨脹理論、施工參數(shù)建議取值的合理性、可行性及適用性。研究結(jié)果表明:在同一工況及λ=2、4、6的荷載傳遞函數(shù)形式下，樁基豎向位移的

4、計算結(jié)果相同，樁基附加軸力及附加摩阻力的計算結(jié)果隨著λ值的增大而減小;在不同工況及相同的荷載傳遞函數(shù)形式下，隨著樁基與隧道的水平距離每增加3m，樁基豎向位移減小約1.5mm左右，樁基附加軸力及附加摩阻力的下降幅度值約為0.16×2n-1;在λ=2的荷載傳遞函數(shù)形式中，樁側(cè)土體豎向位移、樁基豎向位移、樁基附加軸力及樁基附加摩阻力值與有限元計算結(jié)果較為接近;解析計算的樁端地層豎向應(yīng)力折減系數(shù)明顯大于試驗所得的折減系數(shù)，解析計算的樁基承載力折

5、減系數(shù)明顯小于試驗所得的折減系數(shù)，并且樁端地層豎向應(yīng)力折減系數(shù)隨著隧道與樁基水平距離增加而增大，樁基承載力折減系數(shù)隨著隧道與樁基水平距離增加而減小。
　　(3)基于《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》確定橋梁承載能力評定參數(shù);采用有限元法分別計算橋梁結(jié)構(gòu)的剩余承載力和結(jié)構(gòu)內(nèi)力;選取橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力不大于剩余承載能力時的橋梁結(jié)構(gòu)差異變形值，作為工程的最終風險控制指標;根據(jù)盾構(gòu)隧道施工影響下每個階段控制步各監(jiān)測控制點的變形響應(yīng)規(guī)律，將最終風