發(fā)布時(shí)間：2019-06-01所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：本文以某工程的地鐵隧道空間結(jié)構(gòu)為例，借助于有限元分析軟件對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的多個(gè)關(guān)鍵部位在不同工況下的受力情況進(jìn)行全面分析研究，希望本文對(duì)從事地下結(jié)構(gòu)施工或者隧道受力分析研究的工程技術(shù)人員有所幫助。 關(guān)鍵詞：地下結(jié)構(gòu);地鐵隧道;隧道;地下結(jié)
摘要：本文以某工程的地鐵隧道空間結(jié)構(gòu)為例，借助于有限元分析軟件對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的多個(gè)關(guān)鍵部位在不同工況下的受力情況進(jìn)行全面分析研究，希望本文對(duì)從事地下結(jié)構(gòu)施工或者隧道受力分析研究的工程技術(shù)人員有所幫助。
關(guān)鍵詞：地下結(jié)構(gòu);地鐵隧道;隧道;地下結(jié)構(gòu)施工;影響分析;有限元分析
1研究對(duì)象簡(jiǎn)介
以某工程為研究對(duì)象，該研究對(duì)象呈長(zhǎng)方體，其中包含貿(mào)易商場(chǎng)、停車場(chǎng)以及消防工程等等，項(xiàng)目的總建筑面積約25萬平方米，地下部分分為上下兩個(gè)部分，主體部分的尺寸為340mX650m。整個(gè)建筑體的結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土框架為主，整個(gè)工程中未設(shè)置變形縫，局部設(shè)置有剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)以筏板為主。
2有限元分析模型構(gòu)建
在有限元模型中，所有基礎(chǔ)構(gòu)件的尺寸均嚴(yán)格按照工程實(shí)際參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，其中地下結(jié)構(gòu)的底、中板厚度分別是0.5米和0.3米，地下支柱的尺寸選用0.75m見方尺寸，基坑圍護(hù)樁直徑為0.8米，選用D25錨桿，隧道墻壁厚度為0.3米。整個(gè)模型的尺寸最后設(shè)定為90X24X40m,在模型的底面和側(cè)面施加水平和豎向約束，頂部不施加任何約束。本項(xiàng)目采用明挖法進(jìn)行工程施工，基坑開挖深度15米。
3數(shù)值模擬分析結(jié)果探究
3.1基坑周邊的最大沉降量分析
通過數(shù)值模擬分析可以得知，隨著基坑的開挖，基坑周邊的土體會(huì)沿著基坑的方向緩慢移動(dòng)，但是這種運(yùn)動(dòng)位移并非是無限延伸的，由于圍護(hù)樁的設(shè)置，土體受到一定阻礙作用，其會(huì)呈現(xiàn)出豎直方向位移量先緩慢增加，然后逐漸趨減至零的趨勢(shì)，而且最終會(huì)呈現(xiàn)出凹凸不平的波浪狀形勢(shì)，直至基坑開挖接近尾聲其才展現(xiàn)出微乎其微的沉降值，其測(cè)量沉降值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
3.2基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移量分析
從整個(gè)模擬施工過程來看，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移量會(huì)隨著開挖的進(jìn)行而持續(xù)增加，經(jīng)過實(shí)際測(cè)量可以得知，其整體位移范圍量在0.035~0.048m范圍之內(nèi)，因此查閱相關(guān)的施工規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可以得知，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工制作是符合規(guī)范要求的，因此可以在實(shí)際的工程中進(jìn)行實(shí)施。
3.3地下隧道襯砌位移情況分析研究
從整個(gè)數(shù)值模擬分析過程來看，地下隧道襯砌豎向位移的最大位移量出現(xiàn)在工程的施工最后階段，通過計(jì)算可知其數(shù)值大概為0.0113m,此時(shí)基坑的開挖深度達(dá)到了工程要求的最大值15m,由此可以判斷出，此時(shí)是整個(gè)施工過程對(duì)周圍土體影響最為嚴(yán)重和明顯的階段，當(dāng)然從計(jì)算結(jié)果上看周圍土體的卸載量也達(dá)到了相應(yīng)的峰值，因此周圍土體也呈現(xiàn)出堆積最大值。
其次，由隧道襯砌橫向位移分析可知，地下隧道的襯砌水平位移值出現(xiàn)在隧道襯砌拱腰的兩端，并且水平的變化趨勢(shì)均朝隧道內(nèi)側(cè)，隧道兩側(cè)水平位移相似。伴隨著施工進(jìn)度的向前推進(jìn)，水平位移也會(huì)逐漸呈現(xiàn)變大的趨勢(shì)。由以上計(jì)算分析可知，工程初期的基坑橫向變化情況會(huì)比其他的部位變化更加的明顯，而且橫向變化趨勢(shì)與豎向變化趨勢(shì)相似，伴隨著施工進(jìn)度的向前推進(jìn)，地下隧道襯砌水平位移量也會(huì)由最高值逐漸的回落，最后逐漸趨近于一個(gè)穩(wěn)定值。
3.4隧道襯砌應(yīng)力分析
就隧道襯砌軸向應(yīng)力情況分析，從整個(gè)施工過程來看，除工程施工前期拱頂之外，其他的部位環(huán)節(jié)的軸向力均呈現(xiàn)出不同程度的變大，在進(jìn)行開挖的過程中所有的部位徑向力呈現(xiàn)出不同程度的縮減趨勢(shì)，待到整體工程施工之后，各個(gè)部位的軸向力又出現(xiàn)不同程度的增加，但是趨勢(shì)明顯要縮減趨勢(shì)，最后也是逐漸的趨于穩(wěn)定狀態(tài)。但拱腰和下腰等部位的最終軸向力要明顯的大于初始階段，只有拱肩和拱底的軸力呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢(shì)。
最后分析襯砌的環(huán)向應(yīng)力，同樣是除了拱肩之外，其他均呈現(xiàn)出不同程度的增大，在之后的施工過程中不同部位的環(huán)向應(yīng)力逐漸縮減，待到整個(gè)工程施工之后也會(huì)出現(xiàn)小幅度的回升，但最終也都趨于穩(wěn)定。
4結(jié)果分析延伸
通過上述模擬結(jié)果分析可以得知，經(jīng)有限元分析軟件度工程進(jìn)行分析，可以極大限度的對(duì)真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行再現(xiàn)分析，然后得出隧道工程附近的地表、圍巖以及襯砌等的應(yīng)力變化規(guī)律。因此在進(jìn)行工程明挖法施工的過程之中，應(yīng)借助于有限元軟件對(duì)基坑施工的可行性和安全性進(jìn)行分析研究。
5結(jié)束語
本文在結(jié)合某地下隧道工程實(shí)例的基礎(chǔ)之上，借助于有限元分析軟件就地下結(jié)構(gòu)施工對(duì)周邊地鐵隧道影響情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究，并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行深入的探索延伸，希望本文對(duì)相關(guān)工程起到一定的借鑒作用。
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