下穿既有高速公路下隧道施工双层管棚对土层加固作用有限元数值分析

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1、第39卷,第3期公路工程Vo1.39,No.32014年6月HighwayEngineeringJun.,2014下穿既有高速公路下隧道施工双层管棚对土层加固作用有限元数值分析董敏‘,董明星,阳军生(1.天津生态城市政景观有限公司,天津300486;2.湖南省交通科学研究院,湖南长沙410015;3.中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075)[摘要】利用ABAQUS有限元软件建立2个隧道3D模型,模拟隧道上台阶开挖全过程。第一个模型中,采用SC8R三维连续体壳单元模拟隧道初衬,采用B31三维梁单元模拟双层超前管棚。第二个模型中保持其它条件和参数不变仅将第一个模型中管棚材料参数更改

2、为粉质粘土材料参数进行计算,通过计算结果分析出:双层管棚在隧道开挖过程中能够有效减小土层沉降、初衬弯矩和土体的塑性变形,对土层的加固作用效果显著。[关键词】ABAQUS;隧道;管棚;土层;加固[中图分类号】U455.4【文献标识码】A[文章编号】1674—0610(2014)03—0284—06NumericalAnalysisofFiniteElementforDouble.deckPipeShed’SReinforcementforSoilLayerinTunnelConstructionunderExpresswayDONGMin,DONGMingxing,YANGJunsh

3、eng(1.TianjinEco-cityMunicipalAdministrationLandscapeCompanyLtd.,Tianjin300486,China;2.HunanCommunicationsResearchInstitution,Changsha,Hunan410015,China;3.CivilEngineeringSchool,CentralSouthUniversity,Changsha,Hunan410075。China)[Abstract]Thispaperbuilttwo3Dmodelstosimulatetheexcavationoftunnel

4、’StopbenchbyU.singABAQUSfiniteelementsoftware.ThefirstmodelusedSC&R3Dcontinuumshellelementtosimu—latetunnel’Sfirstlining.andusedB313Dbeamelementtosimulatedouble.deckadvancepipeshed.Keepingotherconditionsandparametersthesamewiththefirstmodel,thesecondmodelonlychangedpipeshedparameterintosihycla

5、yparameterandcomputedagain,theresultshowed:double—deckpipeshedcoulddecreasesoillayer’Ssettlement,firstlining’Sbendingmomentandsoil’Splasticdeforma.tion,andcouldsignificantlyreinforcesoillayer.[Keywords]ABAQUS;tunnel;pipeshed;soillayer;reinforce国内外众多工程建设中¨,但如何利用数值分析1概述较真实地模拟管棚在隧道施工过程中的变形是一个浅埋暗挖

6、隧道开挖后引起的围岩力学形态变较大的难点。目前国内众多研究均是单纯采用等效化,造成隧道周围土体的应力集中,引起隧道周围及原则提高管棚加固区的围岩参数】,这种方法不上覆土层产生较大的压缩变形。在城市隧道施工过能模拟出管棚在隧道施工过程中的变形和受力状程中研究土层的变形,以此来制定相应的方案和有态。根据文献可知管棚在隧道施工过程中的变效的措施控制土层的竖向位移和变形是非常必要形和受力状态是三维动态的,因此,单纯采用等效原的。则提高管棚加固区围岩参数不能完全反映管棚与隧管棚作为有效的隧道超前支护已经广泛应用于道施工的相互作用。本文以武广客运专线为例,采【收稿日期】2013—12—10【作

7、者简介]董敏(1982-),男,湖南慈利人,硕士,l丁程师,主要从事桥梁、隧道工程旋lT管理_T作。第3期董敏,等:下穿既有高速公路下隧道施工双层管棚对土层加固作用有限元数值分析285用ABAQUS有限元软件建立3D模型,利用梁单元3管棚沉降量测模拟管棚,对下穿机场高速公路浅埋暗挖隧道施工与超前支护双层管棚的相互作用进行了模拟,分析为测量隧道施工过程中管棚的沉降变化情况,了既有公路下隧道施工过程中管棚的变形,对隧道在打设管棚时选择隧道北端27号、35号、45号、57开

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