龙门吊移动荷载作用下桩撑锚组合支护结构变形影响分析.pdf
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1、建筑结构JIANZHUJIEGOU王好明,等:龙门吊移动荷载作用下桩撑锚组合支护结构变形影响分析 工程与建设 年第 卷第期收稿日期:;修改日期:基金项目:中国中铁股份有限公司科技开发计划(项目编号:重点 )作者简介:王好明(),男,安徽临泉人,高级工程师龙门吊移动荷载作用下桩撑锚组合支护结构变形影响分析王好明,杨义涛,汪开发,黄成,张培元,王南中铁四局集团有限公司第七工程分公司,安徽 合肥 ;中铁(上海)投资集团有限公司,上海 摘要:为研究龙门吊移动荷载作用下基坑支护结构的变形特性,依托某装配式地铁车站深基坑支护工程,基于有限元程序M I D A SG T S建立计算模型并结合实际工程状况,选
2、取该基坑标准区段进行数值模拟分析,重点分析龙门吊移动荷载作用下该基坑支护结构的变形规律.结果表明:在龙门吊荷载作用下,基坑周边土体地基承载力满足受力要求,能够对基坑自身及周边环境的稳定性起到有效的控制和保护作用;此外,当龙门吊轨道梁基础跨度为 m时为最合理跨度,可以达到技术与经济二者之间的平衡.关键词:组合支护结构;装配式地铁车站;基坑支护;数值模拟中图分类号:TU 文献标志码:A文章编号:()引言在青岛等沿海城市,深基坑开挖过程中常会遇到上部为土层、下部为岩层的土岩组合地层.对于土岩组合地层地区基坑工程,常采用不同支护结构形成组合支护来确保基坑的安全稳定性.吴忠诚等提出了疏排桩锚土钉墙组合支
3、护;陈俊生等对“吊脚桩”桩锚联合支护下基坑开挖过程进行了数值模拟分析;张凯等对土钉、桩锚组合支护结构运用有限元软件F L A C D进行了数值模拟;白晓宇等探讨了土岩组合深基坑中围护桩、钢支撑与锚索组合支护体系下基坑变形规律;王杰等对桩土撑组合支护形式的基坑开挖过程进行数值模拟;金雪峰等针对内支撑加锚索的组合支护方案进行了分析验证.目前还没有现行的规范对设计和施工做出相应指导,以致组合支护只能参考已有工程经验或数值分析.由青岛地区大量实际工程表明,“桩撑锚”组合支护体系在土岩组合地区支护效果较好,经济效益显著.但是在装配式地铁车站基坑中,由于施工荷载较大,对基坑变形控制要求更高,因此开展该支护
4、体系下装配式地铁车站深基坑工程的研究具有十分重要的意义.如今,装配式地铁车站在国内如火如荼开展,青岛地铁已经规划座装配式地铁车站建设.因国内装配式地铁车站建设尚在早期,其特 殊 性致 使对 车站 基 坑的 变形 要求 较高;另一方面,装配式地铁车站拼装预制构件时的施工荷载较大,其对车站基坑的影响尚不得知,值得进行研究.本文所依托的山东省首例装配式地铁车站基坑工程经验比较宝贵,可为后续大量装配 式 地铁 车站 提供 针 对性 的建 议和 经验总结.工程概况可洛石站位于疏港高速西北侧的团结路,布置方向为沿团结路西北至东南,是山东省首座装配式地铁车站.车站形式为矩形框架结构,分为现浇段和装配段,其中
5、车站两端为现浇段,中间为装配段.车站总长 m,现浇标准段结构宽 m,高 m,装配式段宽 m,主体基坑开挖宽度为 m,深度为 m,覆土厚约 m,车站两端均接盾构区间.由于青岛市西海岸新区土岩组合的复杂地质条件,加上该车站既有现浇段也有装配段,对基坑及周边环境的变形控制要求较高,其中,该车站两端现浇段采用桩撑支护,车站主体结构装配段基坑采用的桩撑锚组合支护.装配式吊装场地位于车站大里程端,用于存储装配式构件.龙门吊荷载作用下基坑稳定性分析 计算模型和材料参数以及本构关系的选取以青岛轨道交通号线可洛石站为工程背景,选取基坑标准区段建立计算模型,重点分析在龙门吊荷载作用下该基坑支护结构的变形规律.网格
6、划分和边界条件模型共 个单元,个节点,将龙门吊荷载等效为静力荷载施加在基坑两侧.考虑周边土体的作用,对各侧面节点施加法向约束,对除上表面外的所有节点施加X、Y、Z三个方向的约束,且对该模型围护结构的所有节点设置抗扭转王好明,等:龙门吊移动荷载作用下桩撑锚组合支护结构变形影响分析建筑结构JIANZHUJIEGOU 工程与建设 年第 卷第期 约束.数值结果分析龙门吊荷载作用下X方向位移云图如图所示,龙门吊荷载作用下Z方向位移云图如图所示.图龙门吊荷载作用下X方向位移云图在大型 龙 门 吊 荷 载 作 用 下,地 表 沉 降 最 大 值 增 加 了 mm,位于距离基坑边缘 m处,在相同位置与基坑开挖
7、完成后未施加龙门吊荷载时的最大沉降值 mm相比,地表沉降最大值提升了约,仍小于控制值 mm.在施加龙门吊荷载作用后,围护桩侧移最大值在之前的侧移值上增加了 mm,基坑周边地表沉降和围护桩侧移均小于累计控制值,说明该基坑桩撑锚组合支护体系在装配式地铁车站基图龙门吊荷载作用下Z方向位移云图坑工程应用中,对基坑周边环境的稳定性能够起到有效的控制和保护作用.在施加龙门吊荷载后,最大地表沉降值上升了 mm,其上升幅度较大,为确保基坑周边环境的安全稳定性,可以对该龙门吊附近m处加强防护措施,还应提高对其监测频率.工程现场施工变形情况分析 现场监测工作内容可洛石地铁车站监测点的平面位置图如图所示.竖向沉降值
8、现场监测分析重点分析在施加龙门吊荷载作用下,该基坑周边地表沉降变化规律,如图所示.图可洛石地铁车站监测点的平面位置图结合各监测点反映出的监测数据可知,基坑周边地表沉降累计最大值为 mm,低于地表沉降累计控制值 mm,说明在龙门吊移动荷载作用下,基坑变形及周边环境的稳定性能够得到有效的控制.现场监测值与模拟值对比分析在施加大型龙门吊荷载作用下,在实际施工过程中对不同监测点位D B C、D B C、D B C 、D B C 监测结果和计算结果进行对比分析,绘制基坑周边地表沉降对比曲线进行对比.通过对比该基坑周边地表沉降的现场监测值与数值计算值可知:地表沉降监测值与计算值沿着距离基坑边线距离都表现为
9、先增大后减小的变化趋势,变化规律基本相同,这也说明有限元计算模型在该基坑中具有一定可靠性,可为同地区基坑工程周边地表沉降计算提供参考.总体来说,大部分测点地表沉降值监测值比计算值大,可能是由于基坑开挖施工过程中基坑周围施工机械荷载、交通情况等方面因素的影响,而数值模拟过程中并未考虑这些情况,因此计算结果总体偏小.在部分测点如D B C、D B C 的地表沉降在峰值处计算值稍大于监测值,可能是因为在数值模拟过程中,将土层结构简化为类,而实际土层更加复杂,且实际开挖过程降水对测点D B C、D B C 附近地表沉降有显著影响,而数值计算中并未考虑降水处理,致使少部分建筑结构JIANZHUJIEGO
10、U王好明,等:龙门吊移动荷载作用下桩撑锚组合支护结构变形影响分析 工程与建设 年第 卷第期图不同测点竖向沉降监测值分析测点位置的地表沉降峰值偏大.考虑到基坑开挖施工是一个受多种因素影响的复杂过程,实测数据和有限元计算结果难免会有一定差距,但是总体变形趋势是相同的,这也说明本文在数值模拟过程中对模型的简化与计算的理论方法是正确的,也进一步验证了数值模拟分析在深基坑开挖施工过程中的应用价值.龙门吊轨道梁不同跨度对基坑支护体系影响分析 轨道梁跨度理论分析为研究不同轨道梁基础的跨度对基坑变形的影响,根据工程中已有的龙门吊设备资料,并结合龙门吊厂家的建议,选取龙门吊轨道梁跨度分别为 m、m、m、m、m、
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