论文题目: 地铁隧道开挖诱发的地表沉降对邻近建筑结构的影响研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 防灾减灾工程及防护工程
作者: 郭军
导师: 陶连金
关键词: 地铁隧道,地表沉降,建筑结构,损害评价
文献来源: 北京工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着城市地铁建设的兴起,相应的环境问题引起了越来越多的关注。地铁隧道施工阶段及施工后期诱发的地表沉降是造成各种建、构筑物产生外观及功能上损害的主要原因,每年由此而造成的经济损失相当可观。一般地,地铁隧道设计时不考虑周边建筑物的情况,而以施工时控制地表的沉降为主。国内现行的做法是规定一个沉降上限值,北京等地为3cm,超过该值则调整施工方法或修改隧道的初步设计。此种做法忽略了地表结构物的具体形式及其对隧道施工的响应,由此而采取的加固及补偿措施未必可取,一般情况下是相当保守的。为了探询隧道施工诱发的结构损害及结构与隧道施工的相互作用,本文搜集了较为详尽的损害评价与等级资料,并针对该问题进行了数值模拟与计算,得出一些有用的规律,为隧道近接建筑物施工提供了理论上的指导。主要进行了施工动态过程跟踪、参数敏感性分析、反映结构变形的参数计算、耦合分析与传统损害评价方法的对比计算、评价方法的归纳等几个方面的工作。主要的结论有: (1)随着隧道开挖的进行,结构的差异沉降及平均沉降增大,最终趋于稳定值; (2)结构物的存在约束了地表的变形,表现为由于其本身的刚度而压平地基的隆起与凹陷,由于界面上的粘性与摩擦而约束了地基的水平位移与水平拉压应变; (3)结构物的存在约束了隧道周边的位移,包括水平位移与竖向位移; (4)近接施工时结构荷载造成隧道支护上内力的增加; (5)相对距离与高度差、隧道覆跨比等参数对结构物与隧道各自的响应有重要影响。当隧道位于结构侧边缘位置是最不利位置; (6)结构物内力的变化主要取决于其处在沉降槽的位置,与正负曲率有极大关系; (7)均匀沉降对结构内力的影响也比较大,因为此时有挠度的作用; (8)传统的简化分析法当结构处于沉降槽下凹区时趋于保守,与以往的认识相同,而当结构位于沉降槽上凸区时,采用简化分析法得到的结果较数值计算低; (9)建议对于结构分别处于沉降槽凹、凸、横跨凹凸三段区域分别采用不同的结构变形参数定义进行极限应变计算。
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景
1.2 研究意义
1.3 国内外研究历史及现状
1.3.1 地表沉降与变形规律的研究
1.3.2 隧道开挖引发的建筑物损害研究
1.4 本文的研究内容及思路、方法
1.4.1 目前方法上的缺陷及本文研究内容
1.4.2 研究思路及方法
1.5 小结
第2章 隧道引发的变形规律浅析及隧道与上部结构物的共同作用
2.1 地表变形
2.1.1 横向运动
2.1.2 纵向变形
2.2 隧道施工变形与体积损失发生的几个阶段
2.3 地层运动的影响因素
2.4 隧道与邻近结构的相互作用及其影响因素
2.4.1 隧道开挖对上部建筑物的变形影响
2.4.2 建筑结构抵抗变形的性能
2.5 上部结构在隧道开挖下产生的变形模式
2.5.1 上部结构的破坏模式
2.5.2 基础的破坏模式
2.6 地基与基础共同作用的子结构法
2.7 关于地基与基础接触界面
2.8 小结
第3章 近接施工的动态过程
3.1 模型考虑
3.2 结构内力分析
3.3 隧道周边土体的位移
3.3.1 隧道洞壁侧腰水平位移
3.3.2 竖向各点水平位移
3.4 隧道开挖推进方向的地表沉降
3.5 地表水平位移
3.6 小结
第4章 参数敏感性研究
4.1 数值模型简介
4.1.1 模拟过程描述
4.1.2 建立模型的考虑
4.1.3 选用参数
4.2 偏移距S 变化的影响
4.2.1 隧道响应
4.2.2 地基应力的分布
4.2.3 结构梁柱内力随偏移距S 的变化
4.3 隧洞拱顶距基底高度H 变化的影响
4.3.1 周边土体的剪切变形
4.3.2 地基应力的分布
4.3.3 结构的响应
4.4 直径D 变化对地基应力的影响
4.5 开挖顺序对地基应力的影响
4.6 本章小结
第5章 耦合作用的变形分析
5.1 地表沉降
5.1.1 随偏移距S 变化
5.1.2 随高度差H 变化
5.1.3 随直径D 变化
5.1.4 开挖顺序的影响
5.2 基础与地基的变形
5.2.1 同传统方法的区别
5.2.2 基础刚度的影响
5.2.3 差异沉降与平均沉降
5.2.4 基础梁板的变形参数计算
5.2.5 挠度比的计算
5.2.6 基底土水平变形
5.3 小结
第6章 隧道施工诱发地表建筑物的损害评价
6.1 建筑受损害的类别与临界拉应变
6.1.1 建筑损害的类别
6.1.2 临界拉应变及其计算
6.2 两阶段法
6.2.1 韩国Daegu Metro Subway line 2 的做法
6.2.2 耦合分析与简化分析法的对比
6.3 三阶段法
6.4 考虑共同作用的评价方法
6.5 小结
结论与展望
参考文献
致谢
发布时间: 2005-09-21
参考文献
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