管线基坑穿越地铁高架区间桥梁桩基影响研究.pdf
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1、 :管线基坑穿越地铁高架区间桥梁桩基影响研究收稿日期:作者简介:李响(),男,工程师,从事道路建设工作;蒋丹(),女,硕士,工程师,从事桥隧工程、道路桥梁工程工作李响,蒋丹(北京市公联公路联络线有限责任公司,北京 ;北京市建设工程质量第三检测所有限责任公司,北京 )摘要:高架桥桩基的变形、沉降对于高架桥的安全和稳定性都至关重要。以北京地铁 线区间高架下穿泵站管线为背景,采用有限元软件建立了土体、地埋管线、高架桥结构一体的三维有限元模型,通过仿真分析管线基坑施工对桩基结构的危害,计算得到桩基变形量、变形位置并与规范标准对比,有益于后续类似工程的设计施工。关键词:基坑开挖;高架桥;桩基变形;数值模
2、拟中图分类号:文献标识码:文章编号:()引言随着国内城市轨道交通的迅速发展,都市通勤压力得以显著减轻,但由于空间局限,城市规划时经常出现轨道交通的各种管线交叉施工 。基坑施工对邻近桩基的危害主要体现在其水平位移与竖向沉降上,进一步可能引发桩基一定范围的水平偏移,从而降低桩基的承载能力 。具体而言,土壤沉降对桩基产生了负摩阻力,导致桩体下沉。特别是当桩基发生不均匀下沉时,这将引起上部结构的不均匀沉降。这种不均匀沉降不仅会影响建筑物或构筑物的整体稳定性,还会给其造成额外的荷载分布和变形不均的风险。而土壤的水平位移则会产生附加的弯矩、应力和位移,对邻近桩基造成进一步影响。当这些影响达到严重程度时,临
3、近桩基可能会发生过度变形甚至破坏,从而危及到桩所支撑的建筑物或构筑物的稳定性和安全性 。最初基坑开挖有限元计算主要以平面为主,随着开挖现场情况日趋复杂,采用空间三维有限元计算已显得十分必要 。杨敏等 首次利用三维弹塑性有限元法,对基坑开挖和临近桩基相互作用问题进行了分析。张乐乐 采用 建立修正摩尔 库仑土体模型对基坑开挖邻近地铁桩基变形进行三维有限元分析。根据多项研究结果表明,深基坑开挖对邻近桥桩的影响主要体现在以下三个方面:首先,土体的水平位移会产生不平衡的水平力作用于桩身上,导致桩发生额外的应力和位移;其次,土体的沉降会引起桩身负摩阻力的作用,增加桩基的承载压力;最后,土体的变形可能引发邻
4、近桥墩发生附加的沉降现象 。这些因素的综合影响可能对桥桩的稳定性和承载能力产生重要影响,因此在深基坑开挖过程中需要认真评估和采取相应的工程措施,以确保邻近桥桩的安全性和结构稳定性。为模拟管线基坑穿越对高架桥桩的影响,本文建立了三维数值计算模型,得出各方向桩基变形最大值与发生位置,并提出了相应控制措施。工程概况北辛安路位于石景山区中西部,该路段从 起点延伸至设计终点段,穿越大台铁路和轨道交通 线,形成了一座铁路立交。然而,由于道路低洼处的雨水无法自然排除,每年的汛期和大雨季节都容易出现积水问题。因此,迫切需要建设一座雨水泵站来解决这一问题。该泵站将起到将积水抽排的重要作用,确保道路通行的畅顺与安
5、全。泵站的拟建场地位于首钢园北区 地块,进入地铁 号线金安桥站保护区范围内。泵站出水通过 压力管道自西向东接入特钢北二路规划雨水管道(),下游经北八沟接入西郊砂石坑。新建泵站进水管线南北向邻近穿越 线四道桥 金安桥站高架区间,新建泵站出水管线东西向上穿地铁 号线金安桥站车站主体(见图 )。?计算模型及参数 计算模型选择考虑到施工引起的结构沉降和地层有关,此次的项目整体采用连续介质模型,即地层 结构模型进行力学变形分析。修正摩尔 库仑模型是一种改良版的本构模型,用于描述土层的力学特性。该模型在摩尔 库仑本构模型的基础上进行了改进,以适用于具有幂率关系的第 卷 第 期年 月山西建筑 非线性弹性模型
6、和弹塑性模型的组合模型 。它被广泛应用于模拟土壤在不同加载条件下的应力 应变行为,并能够准确考虑土壤的弹性和塑性特性。修正摩尔 库仑模型为土力学研究和工程实践提供了有效的工具,用于分析和计算土层的力学行为。本次计算采用 软件,模拟基坑及管线的施工过程对地铁车站结构及轨道的安全性影响,提供既有结构的变形计算数据,综合各项相关参数,提出管线穿越对高架区间桥梁变形影响。计算假定基坑及管线开挖施工期间既有地铁仅考虑正常使用工况,不考虑地震、人防工况;在进行基坑和管线开挖施工时,对于已存在的地铁结构,通常仅考虑日常使用情况,而不考虑地震、防护等特殊工况。此外,我们假设已存在的地铁结构是具有弹性特性的线性
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