高架桥桥墩桩基对隧洞衬砌结构影响研究

《高架桥桥墩桩基对隧洞衬砌结构影响研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、高架桥桥墩桩基对隧洞衬砌结构影响研究　　摘要：不同土建工程间是否存在相互影响是土地资源的立体开发过程中非常重要问题之一，本文针对某工程中高架桥跨越输水隧洞，其桩基及其上部荷载对隧洞衬砌结构产生附加应力和附加位移，从而对隧洞的安全运行产生的影响进行分析。关键词：桥墩桩基；供水隧洞；立体工程开发；数值模拟Abstract:Differentinteractionexistsbetweenthecivilengineeringanditaimsatthetrestlebridgeacrossthewatertunnel.Thepilefoundatio

2、nanditsupperloadtoproducetheadditionalstressandadditionalphaseshiftontunnelliningstructure,analysestheinfluencetosafeoperationofthetunnelproduced.Keywords:bridgepilefoundation;watertunnel;three-dimensionalengineeringdevelopment;numericalsimulation中图分类号:U448.28文献标识码：A文章编号：1.引言

3、随着土地资源的紧缺性愈发严重，土地资源的立体开发尤其是地下空间的开发越来越受到关注[[[1].8彭颖，夏才初，王文杰.地下空间在我国城市立体开发中的发展[J].地下空间，2003，23(2)：216～217.]1]。随着城市地下空间的开发，地下工程包括像公路隧道、输水隧洞、城市地铁等出现的越来越多，拟建的地上建筑工程对既有地下建筑工程的安全性能有着很大的影响。其中，高架桥跨越既有隧洞并在隧洞附近设置桥墩桩基就是实际工程中较为普遍的一种情况。由于岩土问题的复杂性和实际条件的限制，大型的实验研究在工程建设中很难实现。近年来，国内外很多学者开始通过有限

4、元数值分析方法探索桩基对隧洞的影响[2-6][]。本文先根据实际工程中桥墩桩基受力方式、设置距离、埋深距离以及地质条件等参数确定受桩基影响最大的隧洞结构，然后对桩基荷载传递及其对隧洞的影响进行理论分析，并根据实际工况建立三维有限元数值模型计算分析桩基对该隧洞的影响。分析结果说明高架桥桥墩桩基及其上部荷载对输水隧洞的影响是满足结构安全要求的，具体的监测结果也证明了这一点。2.工程概况：8博深高速公路黄竹径高架桥桥位区地貌为低缓丘陵间夹山间谷地，地形起伏较大，地面标高约51.97~97.04m。桥梁与雁田隧洞相交，桥位区地层由素填土、冲积粉质粘土、坡

5、残积土层、粉砂岩、泥质灰岩、砂岩及其风化层组成。桥位区地下水主要为土层孔隙水和基岩裂隙水，地下水位埋深约1.8~10.8m。桥墩桩基采用的是均是钻孔灌注混凝土桩，且都为嵌岩端承桩。既有雁田隧洞输水隧洞全长5997.59m，隧洞结构型式为城门洞型，与博深高速公路高架桥跨越段相交段城门洞型隧洞采用组合式衬砌，总宽度为6.6m，总高度为7.9m，顶拱为半圆形，内半径R内=2.8m，外半径R外=3.3m，拱脚下接高4.6m直墙，墙厚0.5m，底板厚度为0.4m。基础设计持力层为弱风化泥质粉砂岩，隧洞侧采用石渣回填。跨越段范围内桥墩桩基及其上部荷载会产生桩

6、周应力和桩周的土体变形，并通过土层之间的联系进行传递，从而对隧洞结构产生附加应力和附加弯矩，引起隧洞局部变形和整体位移，严重时会导致隧洞结构的破坏，危及隧洞的安全。本文选择桥墩桩位距离雁田隧洞近、桩顶荷载大、地质条件差的14#、15#桥墩桩基作为研究对象，分别通过经验公式理论分析以及有限元计算分析进而判断隧洞跨越段内高架桥桥墩桩基及其上部荷载是否可以保证雁田隧洞的正常使用。3.跨越段桥墩桩基产生影响的理论分析8跨越段桥墩桩基为钻孔桩为嵌岩端承桩，荷载传递除了在某些方面具有一般未入岩的各类竖桩的基本特征外，尚有其嵌岩而引起的一些特点包括覆盖土层的桩

7、侧摩阻力、风化岩层的嵌固力及桩底基岩的端承力。这三个要素都有其各自的变化规律，都占有相当的比重。而且三个要素的发挥程度及其组合都将直接影响单桩的承载力[7][]。桩基对隧洞的影响较为复杂，主要体现在附加应力和附加位移上[2][]。理论分析主要从桩—沉降角度出发分析桥墩桩基的影响作用。本文中的桥墩桩基沉降视为单桩沉降，由于土体的非线性特性和成层分布特性对土体的应力分布的影响较小，一般可以采用Mindlin应力解和位移解来研究土体中的应力分布和位移，因而出现了基于应力解的弹性理论方法，其中基于Geddes应力解的单桩沉降计算方法得到了较为广泛的应用[

8、8][]。根据Geddes应力解的单桩沉降的计算公式，可以确定单桩在竖向荷载作用下，桩基周围土体内任意点处的三向应力，再根据弹性理论公式