地铁列车荷载作用下大直径盾构隧道横向变形分析

为研究地铁列车运营荷载对大直径盾构隧道横断面的变形影响,建立列车-轨道-隧道-土层系统耦合振动模型,列车-轨道动力学模型和隧道-土层有限元模型通过扣件力进行参数传递.研究结果表明:隧道竖向变形与水平变形变化规律同荷载变化之间具有一定的对应关系,且存在一定时差;列车荷载作用下隧道断面竖向增大、横向收敛,隧道呈“竖鸭蛋”变形,变形值量级较小.     

地面堆载对下方盾构隧道的影响分析

基于基坑开挖将土方堆在盾构隧道上方地面的工程背景,采用有限元软件进行建模分析,研究了隧道正上方堆载和侧上方堆载的两种情况。研究表明,在地表荷载作用下隧道会沉降并产生竖向压缩水平向拉伸的相对变形,在侧上方荷载作用下隧道还会产生向荷载作用方向的旋转。当地表堆载不可避免时,应特别注意避免在易对既有隧道造成较大影响的位置堆载或行走重载车辆。     

基坑围护SMW工法桩施工对下卧盾构隧道变形影响分析

以苏州星港街隧道从上部近距离穿越地铁1号线盾构隧道工程为依托,对SMW工法桩围护加固过程中下卧盾构隧道变形监测数据进行分析,探讨基坑围护加固过程中下卧地铁盾构隧道结构的纵横向变形规律。分析结果表明,盾构隧道变形与SMW工法桩桩施工扰动、施工机械荷载有关,SMW工法桩施工期间下卧盾构隧道逐渐下沉,尤其是隧道两侧工法桩施工阶段下沉速率较大,隧道正上方施工期间隧道变形很小,围护加固结束后隧道变形稍有回弹;加固区内盾构隧道受影响比加固区外大,盾构隧道在横断面上呈竖向压缩、水平方向伸长状态,隧道变形轮廓为长轴近水平方向的椭圆。     

地铁隧道盾构侧穿多个既有立交桥桩工程影响研究

以河南省郑州市轨道交通某区间隧道侧穿桥桩为背景,采用有限元分析方法,对盾构双隧道施工影响下既有桥梁桩基变形及内力进行分析。通过数值分析得出以下结论：盾构隧道侧穿通过既有桥桩时会引起桥桩水平及竖向不均匀变形,桩体在隧道轴线处产生弯曲及倾斜;桩身在局部产生负摩阻力;双隧道轴线内部桥桩受双隧道共同作用出现二次相反方向变形,施工时应采取必要措施对其进行维护,避免桩体出现破坏。     

圆形盾构隧道水土压力表示与计算半径取值分析

盾构隧道周围的水土压力有投影表示法与径向表示法,两种表示方法的比较分析表明:水压力宜采用径向表示法,当径向表示法转换为投影表示法时,任意点的投影荷载数值与径向表示法时的荷载数值完全相等;土压力宜采用竖向与水平的投影表示法。针对圆形盾构隧道周围的水土压力作用半径与盾构隧道横断面曲梁的中心半径不一致问题,对盾构隧道计算半径的取值方法进行了分析,结果表明:当隧道的计算半径取为外半径时,盾构隧道的内力与变形偏大;当隧道的计算半径取为中心半径时,盾构隧道的内力与变形偏小。从荷载作用效果的等效性角度,分别得到了盾构隧道计算半径不同取值方法对应的水土压力修正系数与曲梁刚度修正系数,并给出了不同荷载对应的盾构隧道计算半径的取值建议。     

地表堆载作用下盾构隧道纵向受力机制试验研究

通过开展室内模型试验,探究地表堆载诱发下盾构隧道纵向受力变形特性。应用3D打印技术制作的盾构隧道模型,可以较好地反映真实盾构隧道管片结构特点,克服精细化盾构隧道模型制作困难的问题。首先通过开展盾构隧道模型集中荷载试验,探究盾构隧道纵向等效抗弯刚度变化规律;其次开展地表堆载试验,研究地表堆载诱发下盾构隧道受力与变形特征。试验结果表明：盾构隧道纵向等效抗弯刚度有效率并非一个常量,而是随着集中荷载增大而减小,本试验得到其值在0.176～0.044范围;在地表堆载诱发下,盾构隧道拱顶沉降呈正态分布曲线形态,主要沉降范围在加载宽度范围内;地表堆载作用下拱顶土压力分布变化特点与拱顶沉降相似;随着地表荷载增加,通过隧道中间环四周土压力监测发现,拱顶土压力增量最大,拱底次之,拱腰最小;受地表荷载作用,盾构隧道衬砌结构发生“横鸭蛋”状收敛变形,其中拱顶位移最大,拱腰次之,拱底最小。试验结果揭示了盾构隧道结构变形特性和地表堆载条件下盾构隧道与地层相互作用机制,对突发堆载下既有隧道的保护提供了参考依据。     

软土基坑施工对临近地铁盾构隧道影响分析

分析基坑施工对临近隧道影响对保护隧道安全有重要意义.对于保护某地块临近地铁盾构隧道,地块地下室与隧道外边缘最小距离约为10.2m,采用有限元方法,建立基坑施工对盾构隧道影响的计算模型,分析了盾构管片和轨道结构位移变化特征.研究结果表明,基坑施工过程中,管片和轨道结构位移以向基坑方向的横向水平位移为主,竖向位移和纵向水平...     

基坑开挖及上盖荷载对下卧隧道结构的影响分析

广州珠江新城核心区市政交通项目金穗路以北地下空间基坑位于地铁隧道正上方,基坑开挖、工程(人工挖孔)桩及上盖荷载施工对地铁隧道结构的影响为该工程的关键问题。为此,利用MIDAS/GTS建立有限元模型,对实际的施工工况进行模拟。研究结果表明:隧道结构处于中风化地层的变形量仅为强风化地层的1/3;近距离人工挖孔桩、隧道上方上盖荷载施工及增大转换梁的刚度均能在一定程度上约束隧道的水平和竖向变形;土体偏压开挖对隧道结构水平方向变形影响较大。根据研究结果,提出对下方既有隧道的保护措施,以确保地铁结构安全和正常运营,为设计和施工提供指导意见。     

朝上盾构施工引起土体变形的数值模拟研究

朝上掘进盾构机从水平隧道始发向上掘进过程中,会导致周边土体变形。采用三维有限元模拟软件MIDAS GTS NX对过程进行建模,利用网格激活钝化、改变网格参数与属性的方法,模拟朝上掘进盾构施工的实际过程,得到隧道周边土体的变形规律,研究不同竖向隧道长度、不同朝上盾构掘进速度等因素对土体变形造成的影响。研究结果表明,在朝上掘进盾构的掘进过程中,地表土体离竖井中心点距离越近,其沉降呈现出先增加后减少,甚至隆起的情况,水平位移相比于竖向位移改变量较小;竖向隧道长度越长,土体及水平隧道因盾构向上掘进产生的扰动就越大;而施工时朝上盾构掘进速度越慢,对于土体的竖向扰动影响就越小。     

大型基坑分区开挖对邻近地铁的影响

本文通过现场实测数据分析了大型基坑分区开挖对临近地铁车站以及车站两端盾构隧道竖向和水平向变形的影响。分析结果表明:受邻近基坑开挖卸荷的影响,在竖直方向车站产生了隆起变形,盾构隧道受地质条件差异和施工参数的影响,既有沉降也有隆起;在水平方向车站和隧道均朝向基坑移动;流变对车站和隧道竖向变形影响较大,因流变而产生的竖向变形可占总变形的50%;分区开挖由于可以充分利用中隔墙对基坑变形的约束,以及时空效应对变形的影响,因此可以有效地减小基坑开挖对邻近地铁变形的影响。     

Effects of lateral unloading on the mechanical and deformation performance of shield tunnel segment joints

Unloading during lateral excavation widely occurs in existing subway shield tunnels. Previous studies have focused on the overall stress and deformation of existing tunnels caused by nearby unloading. However, the stress and deformation state of tunnel segment joints have yet to be considered. This study considered the non-continuity of the shield tunnel lining and the interactions among tunnel segment, surrounding rocks and ballast bed. A hybrid model of a shield tunnel was established based on 3D nonlinear contact theory. The mechanical and deformation properties of the segments and joints of an existing shield tunnel under the influence of lateral excavation of the foundation pits were studied. Unloading during lateral excavation caused the cross section of the shield tunnel to generate vertical convergence and shift horizontally towards the foundation pit. An opening and dislocation in the joint, which caused the waterproof ability of the joint to decrease sharply, were observed. Meanwhile, stress at the segment joint increased sharply and caused local cracks in the segment lining. Axial and shearing force on the joint bolt also increased significantly. Based on existing subway regulations, the calculation results were combined to establish a deformation control standard for existing shield tunnels under lateral excavation. The rate of vertical convergence of the lining should be less than 3.68‰, and the rate of horizontal shift of the axis should be less than 0.53‰.     

车辆荷载及盾构施工对既有快速路基坑三维数值模拟

以杭富城际铁路盾构下穿既有快速路基坑为研究背景,利用PLAXIS 3D对地面车辆动荷载及盾构施工下穿既有快速路基坑进行三维数值模拟,分析对既有快速路基坑力学性状的影响.研究表明,车辆动荷载和盾构施工对既有基坑的影响主要体现在对周围土体的扰动上,盾构施工主要影响基坑底板,使基坑底部隆起变形,车辆荷载主要影响基坑上部,车辆...     

地表堆载下盾构隧道纵向非线性变形简化解析解

既有盾构隧道在地表堆载下将会导致纵向不均匀沉降,威胁地铁列车的安全。目前地表堆载下盾构隧道的沉降预测方法没考虑到土体变形非线性的特点。基于所提的非线性地基模型,推导得到在地表堆载影响下盾构隧道纵向非线性变形简化解析解。地表堆载引起的隧道附加荷载通过Boussinesq解估算,通过连续梁模拟隧道的变形,推导得到在地表附加荷载下盾构隧道沉降的微分方程,引入有限差分法与Newton迭代法相互结合数值求解方法。通过三维有限元结果验证了其正确性,可以为在地表堆载下盾构隧道的沉降变形预测提供理论支持。     

穿越软硬突变地层隧道纵向不均匀沉降分析

纵向穿越软硬突变地层的盾构隧道在外部施工因素影响下极易产生不均匀沉降,从而诱发管片环间错台、螺栓剪断和接缝渗漏水等病害。为进一步研究外部因素对其竖向位移的影响,基于Winkler弹性地基梁理论推导任意荷载作用下隧道竖向位移公式,结合Boussinesq解采用两段分析法分析地面堆载大小、尺寸以及隧道埋深对盾构隧道竖向位移规律的影响。以厦门地铁2号线某区间为工程实例,验证理论公式的合理性。研究结果表明：在地面堆载作用下,隧道竖向位移曲线多数服从正态曲线分布,且软土区盾构隧道竖向位移普遍大于硬土区;堆载长度对最大竖向位移的影响有限,当堆载长度超过一定界限时,最大竖向位移不再增大,但其范围会随之扩大;当堆载宽度超过一定限度时,竖向位移曲线基本不再发生变化;当埋深较浅时,软硬土交界处盾构隧道两侧竖向位移差异不大,随着埋深的增大,隧道最大竖向位移逐渐向软土区偏移。研究结果可为纵向穿越软硬突变土层地铁盾构隧道的设计提供参考依据。     

盾构施工与邻近建筑的相互影响分析

在拟建的轨道交通区间隧道一侧有规划新建的房屋项目,为了保证工程的安全,对两项目建设的相互影响进行了安全评估.根据两项工程的筹划,确定了模拟计算顺序,即先施工房屋地下室和桩基础,再施工地铁隧道,最后施工房屋上部结构.通过一定简化基础上的模拟计算,分析了新建项目地下室和桩基础完成后,盾构隧道不同间距施工对其沉降和变形的影响...     

Analysis on properties of cooperative work and control of curtain wall support structure with main structureof the Shanghai Tower

将幕墙支撑结构与主体结构建立整体有限元分析模型,对幕墙支撑结构与主体结构的协同工作特性进行了详细分析,主要包括设备层吊点不均匀竖向变形特性及其对幕墙玻璃板块安全和支撑结构受力的影响分析,水平荷载作用下幕墙支撑结构与主体结构相对竖向变形特性及其对支撑结构受力的影响分析,竖向地震作用下支撑结构竖向不均匀变形、内力及加速度反应及其对主体结构幕墙的影响分析,由此提出相应的设计调整措施。分析结果表明,重力荷载作用下,幕墙支撑结构的不均匀变形超过幕墙玻璃板块变形的容许范围,可导致幕墙玻璃板块破坏,通过调整设备层楼面结构布置和休闲层楼板刚度,可减小吊点变形差异,保证幕墙玻璃板块的安全;重力荷载、水平荷载作用下,支撑结构环梁与主体结构的竖向相对变形将引起径向支撑的附加弯矩,通过设置滑动构造可减小弯矩保证支撑结构受力安全;竖向地震作用下,幕墙支撑结构将产生较大的不均匀变形对幕墙玻璃板块受力带来不利影响,吊杆产生较大附加轴力,环梁竖向加速度反应显著,设计时应对以上不利因素进行评估以保证幕墙支撑结构的安全。     

盾构埋深对软土土拱效应影响分析

软土盾构深埋隧道竖向荷载的选取直接关系到工程的经济性与安全性。在软土地层的盾构隧道设计是否需要考虑土拱效应,关系到盾构设计的荷载取值。从应力场变化和不均匀变形的角度,分析土压力拱的作用机理,得到管-土刚度埋深对"土拱效应"的影响。软土中盾构隧道埋深越大,拱效应发挥越充分,但土拱效应比例值与埋深并非线性关系。盾构在软土2倍直径埋深及以下深部地层中开挖,土拱效应开始发挥作用。当埋深达4D时,拱效应发挥至23%。埋深范围与软土拱效应比例的对应,对软土隧道竖向荷载的取值有一定指导意义,可为后期软土不同埋深的盾构设计提供依据。