地铁隧道施工对邻近建筑物影响的研究

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1、第29卷第11期岩土力学Vol.29No.112008年11月RockandSoilMechanicsNov.2008文章编号：1000－7598－(2008)11－3047－06地铁隧道施工对邻近建筑物影响的研究姜忻良，贾勇，赵保建，王涛（天津大学建筑工程学院，天津300072）摘要：以某框架结构办公楼为研究对象，将建筑物和开洞地基看作一个有机的整体，按照结构-土体-隧道共同作用进行分析。利用有限元软件ANSYS10.0建立三维非线性有限元模型，研究计算了盾构法地铁隧道穿越建筑物时对建筑物自身沉降和内力的影响。分

2、析结果表明，建筑物基础的沉降主要发生在地铁隧道穿越建筑物的区间段内；建筑物的横向倾斜随着盾构的掘进逐渐增大，而其纵向倾斜量最大值则出现在开挖面在建筑物中线附近时；在盾构穿越建筑物的过程中柱子的等效应力增幅可达20.1%；相对于弯矩而言，建筑物构件的扭矩变化更为显著；当开挖面越过建筑物20m时其变形和内力均趋于稳定。关键词：地铁隧道；相邻建筑物；有限元；沉降；内力中图分类号：U459文献标识码：AAnalysisofinfluenceofmetrotunnelconstructiononadjacentbuildin

3、gsJIANGXin-liang,JIAYong,ZHAOBao-jian,WANGTao(SchoolofCivilEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Takingaframestructureofficebuildingforexample,a3Dnonlinearconstitutivemodelregardingthebuildinganditsfoundationwithcavernasawholeandtakinginto

4、accountthetunnel-soil-structureinteractionisputforwardbymeansofgeneralFEMprogramANSYS10.0.Itsdifferentialsettlementandvariationofinternalforceduetothepassageofashieldtunnelisinvestigated.Theresultindicatesthatmajorsettlementofthefoundationofthebuildingoccursin

5、thezonewheretheshieldtunnelpassesthroughthebuilding;itstransverseobliquityincreasesalongwiththeshieldadvance,whileitslongitudinalobliquityreachesthemaximumwhentheexcavationfaceisclosetothecenterlineofthebuilding;duringthepassingcoursetheequivalentstressofcolum

6、nscanriseby20.1%atmost;torqueofstructuralcomponentschangesmoreobviouslycomparedwiththeirbendingmoment;itsdeformationandinternalforcetendtobeconstantwhentheexcavationfaceoverpassesthebuildingfor20meters.Keywords:metrotunnel;adjacentbuilding;finiteelements;settl

7、ement;internalforce目前研究主要集中在地铁隧道施工对地表沉降方1前言面，而对邻近建筑物影响方面的研究相对较少。文随着国家城市化进程步伐的加快，城市人口急献[1]建立2维平面应变模型分析了地铁盾构隧道对剧膨胀，城区土地资源变得十分紧缺，开发利用城地上建筑物的影响。平面问题具有建模方便、计算市地下空间已成为城市现代化进程中的必然趋势。量小等优点，但平面问题反映不出隧道开挖面支护地铁作为地下空间开发利用的重要一环，是解决城力、土体与盾构机间的摩擦力等因素对土体扰动的市道路交通问题的一种有效手段，地铁路线

8、一般布影响以及建筑物受力和变形的空间效应。文献[2−7]置在城市的繁华区段，附近建筑物密集，地铁隧道研究了多种工况下地铁隧道施工对相邻建筑物的基的开挖会引起地层移动和地表下沉，如果不加保护础沉降的影响，分析时均把上部结构换算为等效荷周边既有建筑物可能会发生过量变形甚至破裂，故载施加在基础上进行分析，这种简化方法体现不出分析地铁建设过程对邻近建筑物的影响并对建