桩基对双线盾构施工的响应数值分析外文翻译资料

英语原文共 7 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

编入索引

Scopus Compendex和Geobase Elsevier，

美国地理参考信息服务，波兰科学期刊列表B，研究期刊目录

ISSN 0974-5904, Volume 09, No. 04

桩基对双线盾构施工的响应数值分析

刘丽云和李茹

安徽审计学院项目管理学院，安徽合肥230601

安徽建筑大学土木工程学院，安徽合肥230601

Email: 565496889@qq.com

概要：借助有限元软件MIDAS / GTS，对合肥在越来越深的刚性土层上对相邻双线盾构隧道的桩身响应进行了数值模拟。本研究分析了不同长度，不同位置的单桩的变形特性。结果表明：在双线隧道开挖中，短桩在变形力作用下主要是倾斜的，而弯曲是长桩的主要形成方式。另外，当双线隧道开挖按先左后右的顺序进行时，隧道右侧的桩的变形和应力大于隧道的左侧。在隧道开挖产生的外力作用下，两个隧道之间的桩在水平和垂直方向上的位移较大，并且在地基上施加的轴向力也较大，但与此相比，桩的附加弯矩受到的应力较小。

关键词：双线隧道，MIDAS/GTS，地层位移，桩变形和数值模拟

1.简介

不可避免的是，地铁要穿过纵横交错的繁华市区，并设计复杂的地下管道，这将导致频繁的地铁建设靠近隧道或穿过现有建筑物或结构的桩基。因此，如何确保邻近建筑的安全是地铁设计和施工中的一个棘手问题[1]L.T. Chen，H.G。Poulos和N. Loganathan [2]使用两阶段方法来分​​析隧道诱发的桩基变形。通过离心建模，Loganathan [3]研究了单桩和桩群对软土地基中相邻盾构隧道的响应。 F.B.朱等。[4-5]将盾构隧道引起的桩基础变形的数值结果与离心试验的结果进行了比较。 H.Zhang和S.G. Chen等[6]对盾构隧道开挖对地表和桥梁桩基的影响进行了数值模拟。 J.J.用简化方法以及位移控制方法进行有限元分析。Li等[7]全面分析了上海地铁系统盾构施工期间不同位置的隧道如何使上海虹桥国际机场航站楼的桩基变形的几种情况。韩金宝等使用DCM方法来模拟盾构开挖引起的邻近桩基的响应，遵循桥墩结构的耦合原理。

袁和D.Y. 朱等[9]分析了合肥地铁1号线在穿越高架桥时在不同的工作条件下的屏蔽结构下的力学行为。

根据合肥市的地质条件，结合MIDAS / GTS软件，分析了桩体对相邻双线盾构掘进的响应。

2.桩变形数值计算结果与两阶段法结果的对比分析

MIDAS / GTS用于单线盾构隧道开挖对相邻单桩的竖向位移和附加轴向力的数值计算，并将其结果与两相法的计算结果进行了比较。

2.1单桩数值模型及其参数

结合实际工程经验，结合隧道开挖影响范围，确定3D模型尺寸为45mtimes;58mtimes;50m，盾构隧道深度为15m，双线平行隧道直径为6m， 不同隧道之间的净距为6m，隧道衬砌段的厚度为0.3m，水泥浆的厚度为0.15m，盾构开挖步骤的隧道衬砌段的宽度为1.5m，总开挖步骤为30。 本文采用Mohr-Coulomb理论作为本构模型的地层。 本文开发了一个板单元来模拟隧道衬砌段，并建立了一个桩梁接触面来模拟单桩[10-11]。表1是这些材料的物理机械参数。

表1: 材料的物理机械参数

2.2单桩数值计算结果与两阶段法结果的对比分析

对于不同长度（15m，19m，23m，27m）的单桩的竖向位移和施加的附加轴向力，将相应的数值计算结果与两相法的计算结果进行了比较。

2.2.1单桩竖向位移比较分析

图1是距离隧道中心右侧5米处的不同长度的单桩的盾构隧道引起的竖向位移。 根据MIDAS / GTS获得的计算结果，一个15米长的单桩的竖向位移小至5.5mm左右。 这是因为桩相对于土体的巨大轴向刚度会降低其对盾构隧道开挖的下陷响应，并具有一致的下陷趋势。 较长长度桩的垂直位移较小的另一个原因是，较长桩的下部（例如，超过19m）安装在盾构隧道深度以下的土体中，因此会在隧道开挖中小幅度下沉.。

从图1也可以看出，通过两相法获得的单桩的竖向位移大于通过MIDAS / GTS软件获得的单桩的竖向位移。 这种现象是由于在两阶段法中未考虑桩基与其周围土体之间的相互作用而引起的。 但是，这两种方法具有相同的变化趋势[12-14]。

2.2.2单桩附加轴向力的比较分析

图2是盾构法隧道引起的附加轴向力，该轴向力施加在距隧道中心右侧5米处的不同长度的单桩上。根据MIDAS / GTS获得的计算结果，除了施加在桩顶上的小范围轴向张力外，15米长的桩承受轴向压力。施加在长

度超过19m的桩上的附加轴向力主要为轴向压力。随着桩深的增加，在桩下部的轴向压力会上升，而在桩上部的轴向压力会下降。弯曲的两个拐点都在隧道深度的点附近发生。这是因为在单桩与围绕单桩上部可见的凹陷的土体之间的相对位移会产生这种负摩擦，从而增强了施加在桩顶上的轴向力。在这种情况下，当桩本身的压陷大小等于其周围土体的压降大小时，就会施加在整个桩上的最大轴向力[15-16]。

图2：不同长度的桩的附加轴向力

此外，图2还表明，通过两步法获得的施加在桩上的附加轴向力的变化趋势与MIDAS / GTS软件获得的近似，但数值更大。 通过这两种方法获得的施加在桩上的附加轴向力的最大值出现在隧道深度附近，其原因与前面提到的相似。

3.单桩对相邻双线盾构掘进反应的数值计算

为了研究在不同影响因素下桩基对相邻双线盾构掘进的响应程度，本文对不同长度，不同位置的单桩的力学行为进行了模拟计算。相应材料的模型尺寸和物理机械参数与之前所述相同。
3.1各种长度单桩数值计算结果分析

本节用于分析距左隧道中心线左侧2m处的不同长度（15m，18m，21m，25m，29m）不同长度的单桩的力学特性，这是由于双线 盾构隧道开挖。

3.1.1各种长度单桩竖向位移分析

从图3可以看出，短于18m的单个桩的竖

向位移沿桩体几乎没有变化。 单桩长21m时，隧道深度的竖向位移小于桩基上部的竖向位移。 在隧道拱顶水平面上，单桩的竖向位移（长达25m或29m）趋于下降，直至下降到桩底。原因是：具有较高轴向刚度的短桩的基础变形或凝结 在盾构隧道开挖过程中，在附加轴向力的作用下几乎没有，并且凹陷大小一致。 作为比较，在盾构隧道开挖过程中，轴向刚度较弱的较长桩基在附加轴向力的作用下会变形或凝结更多，从而在隧道深度附近的竖向位移逐渐减小。

图3：不同长度的单桩的力学特性

而且，对于更长的单桩，由于其主体的一部分在隧道深度以下，并且盾构开挖对桩周围的土体的影响相对较弱，其竖向位移与地基长度成反比。

3.1.2各种长度单桩水平位移分析

从图3可以看出，一个15米长的单桩的主体在水平位移方面从上到下逐渐向隧道开挖方向倾斜，桩顶和桩顶的最大值为3.112mm。桩底的最小值为1.536mm。整个桩体的水平位移曲线的倾斜度很大。对于长至21m的单个桩，桩部分的水平位移曲线在隧道面中心线上方的倾斜度相对较大，并且在中心线下方基本保持不变。对于长达25m的单桩，单桩从桩顶到刚好在隧道面中心线上方的桩部分的水平位移（作为唯一的转折点）下降，并开始沿桩身爬升身体刚好在中心线以下。对于长至29m的单桩，单桩从桩顶到桩面部分的水平位移在隧道面中心线正上方（作为两个转折点之一）减小，而另一个转折点用于水平位移曲线位于隧道拱顶下方4米处。

从上述计算结果可以看出，相对较短的桩比较长的单桩具有较小的桩细长比和较小的挠曲变形。 就水平位移而言，相对较短的桩，由于整个桩都在盾构隧道开挖的影响范围内，因此总体上具有较大的曲线倾斜度。 相比之下，相对较长的单桩由于土体位移产生很大的力而在隧道面中心线上方仅具有较大的水平位移，而在盾构段和灌浆时在该中心线下方仅具有较小的水平位移。 压力有助于卸载作用在影响范围边缘的桩部上的水平力。

3.1.3分析不同长度的单桩上的附加轴向力

从图3可以看出，除了施加在桩顶的小范围轴向张力外，整个桩体都承受轴向压力。随着桩长的增加，这种附加轴向力的大小也会相应增加。这是因为在隧道开挖过程中，受压的单桩与周围有可见凹陷的土体之间的相对位移会产生向下的负摩擦。较长的单桩会冷凝并弯曲得更大，并且会遇到更大的附加轴向力变化。

可以确定，盾构隧道开挖期间，施加在15米长的单桩上的附加轴向力变化很小。施加在18米长的单桩桩基础上的附加轴向力曲线沿桩体逐渐上升，在隧道拱顶处达到峰值，然后逐渐下降。大于21m的桩的这种曲线大体上具有类似的变化趋势，除了峰值出现在隧道面的中心线处。这种现象是由于随着桩体深度的增加，桩体周围的土体相对于桩基的凹陷体积的比值减小。隧道开挖对其周边土体的干扰一直很大，直到到达隧道的中心线。在隧道面推力的作用下，隧道衬砌段与围岩之间的摩擦力，以及释放的注浆压力，使土体凹陷和桩基凹陷相互吻合，从而在轴向上施加了附加的轴向力。桩达到最大值。此外，隧道下方土体的向上位移会在桩基周围产生正摩擦。长单桩的桩端位于隧道开挖影响较小的区域，这也有助于逐渐减小施加在相应桩基上的附加轴向力。

3.1.4各种长度单桩附加弯矩的分析

从图3可以看出，在各种长度的单桩之

间，沿桩身的附加弯矩有一个持续变化的趋势，尽管长桩的附加弯矩更大。15米长桩的桩身附加弯矩先增大然后减小，在隧道拱顶上方5m处出现负值。长达18m的

单桩曲线在隧道拱顶处有一个转折点，此处负的附加弯矩最大。这是由于盾构隧道开挖对隧道中心线桩基的干扰较大。当桩长大于21m时，相应桩身的附加弯矩曲线在隧道中心处达到最大值，并在隧道拱底下方3米处具有负弯矩的转折点。这是因为附加弯矩的值与桩的水平位移有关。具体而言，桩对盾构隧道及其周边区域的盾构掘进的响应相对较强，其后附加弯矩增大。

<st

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料</st

资料编号：[240252]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word

您可能感兴趣的文章

• 4.6钢筋混凝土桥面板设计外文翻译资料
• 钢-混组合连续梁施工过程分析|外文翻译资料
• 二杆桁架结构几何非线性行为分析外文翻译资料
• 利用分子仿真模型沥青的性能分析外文翻译资料
• 不同损伤条件下严重损坏的钢筋混凝土柱的快速修复的实验研究外文翻译资料
• 沉管灌注桩的施工控制可靠性外文翻译资料
• 结合桥梁与隧道的高速公路线形优化外文翻译资料
• 斜拉桥的屈曲稳定性的简化评估外文翻译资料
• 改进型沥青体系的化学组成分子模拟外文翻译资料
• 新疆G216线某公路段工程设计A外文翻译资料