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由拳路下穿沪昆铁路箱涵顶进施工监测及变形控制分析

作　者: 李秋香
导　师: 扶名福；黎剑华
学　校: 南昌大学
专　业: 岩土工程
关键词: 箱涵顶进变形控制施工监测信息化施工数值计算
分类号: U449.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

箱涵顶进工法已成为下穿既有线路一种重要的施工方法。其凭借高效、快捷、自能化的优势,在工程中得到了广泛的推广和应用。施工中的变形控制及既有线路的运行安全,是此类工程设计及施工优先考虑的问题。具体工程因水文地质条件、线路工况、工期及环境保护要求等不同,已有的工程经验并不能照搬套用,很多施工技术有待改进。课题以浙江省嘉兴市由拳路下穿沪昆铁路立交桥工程为背景,运用理论分析、数值模拟、工程计算,并结合现场实时监测数据,对大跨度箱涵顶进施工关键技术做了系统研究,具体包括以下内容：(1)在总结前人箱涵顶进施工技术的基础上,结合本项目的安全、质量、工期、成本等指标要求,系统研究了由拳路下穿沪昆铁路大跨度箱涵顶进施工成套施工技术。(2)采用人工与自动监测技术对沪昆铁路线进行沉降变形监测,通过采集施工中的数据信息及时调整设计,反馈到施工中,这样可使设计更加合理,真正做到信息化施工；实测数据显示,线路经过便梁-系梁-桩基的加固,只要沉降量不超过4mm,就可确保顶进施工过程中铁路运营安全及施工人员的人身安全。(3)结合本项目的工程地质、水文地质特点及既有线路运输繁忙的工况,从理论上研究了大跨度箱涵施工中加固线路的沉降变形的影响因素,得出移动荷载的振动效应和施工扰动是项目应优先防范和监控的危害,并对工程中的移动荷载引起的沉降进行了理论计算。(4)采用ABAQUS软件进行工况的模拟,分析箱涵顶进施工引起周围环境变化规律,并将监测数据与软件数值模拟计算结果对比分析,得出两者在数值上比较接近,变化规律上较一致,表明以本项目为背景形成的成套施工技术在计算上可行,在实践上有效,可用于类似项目。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第1章绪论  9-20
  1.1 引言  9
  1.2 箱涵顶进工法的历史及国内外研究现状  9-17
    1.2.1 箱涵顶进工法的历史  9-11
    1.2.2 国内外研究现状  11-17
  1.3 本课题研究的目的及重要意义  17
  1.4 本课题研究的方法及技术路线和预期成果  17-20
    1.4.1 研究的方法及技术路线  17-19
    1.4.2 预期研究成果  19-20
第2章由拳路下穿沪昆铁路大跨度箱涵顶进监测与信息化施工  20-58
  2.1 引言  20
  2.2 工程概况  20-22
    2.2.1 工程地质和水文条件  21-22
    2.2.2 工程的环境保护要求  22
  2.3 工程施工概述  22-24
    2.3.1 施工总体方案  22-23
    2.3.2 施工方案  23-24
    2.3.3 监测方案  24
  2.4 工作坑施工方案和工艺  24-29
    2.4.1 工作坑的降排水  24
    2.4.2 工作坑挡水挡土支护结构  24-28
    2.4.3 工作坑的开挖及支撑  28-29
  2.5 箱涵的预制  29-32
    2.5.1 滑板及后背顶梁的施工  29-30
    2.5.2 箱体的预制  30-32
  2.6 加固线路设计及施工技术  32-43
    2.6.1 便梁的架设与稳定性分析  32-35
    2.6.2 系梁的设计与施工  35-42
    2.6.3 深层钻孔灌注桩的设计  42-43
  2.7 加固线路的安全监测  43-50
    2.7.1 加固线路安全监测的方法及原理  43-49
    2.7.2 监测内容  49
    2.7.3 监测报警值的确定  49-50
  2.8 箱涵顶进信息化施工  50-56
    2.8.1 箱涵顶进总体施工方案  50
    2.8.2 顶进设备安装及调试  50-51
    2.8.3 试顶、横向顶推  51
    2.8.4 挖土作业的信息化施工  51-54
    2.8.5 顶进作业信息化施工  54-56
    2.8.6 顶进高程及中线测量观测  56
    2.8.7 顶进方向及高程控制  56
  2.9 本章小结  56-58
第3章由拳路下穿沪昆铁路大跨度箱涵顶进线路的沉降分析  58-68
  3.1 引言  58
  3.2 加固线路的简化力学模型  58-59
  3.3 移动荷载作用下钢轨的动力响应  59-62
    3.3.1 Euler梁基本控制方程  59-60
    3.3.2 移动集中荷载作用下铁轨稳态挠度的一般解  60-61
    3.3.3 列车重载轮压V=45km/h铁轨挠度曲线  61-62
  3.4 移动荷载作用下便梁变形引起线路沉降  62-66
    3.4.1 便梁中的横抬梁力学分析  62-63
    3.4.2 便梁中纵梁变形分析  63-66
  3.5 箱涵施工引起加固线路的变形  66
  3.6 本章小结  66-68
第4章由拳路下穿沪昆铁路大跨度箱涵顶进数值模拟及实测对比分析  68-82
  4.1 引言  68
  4.2 ABAQUS有限元计算软件  68-72
    4.2.1 ABAQUS简介  68
    4.2.2 ABAQUS本构模型  68-72
  4.3 工况的数值模拟  72-75
    4.3.1 模型中工况的模拟  72-73
    4.3.2 模型中的假定  73
    4.3.3 计算参数选取与网格的划分  73-75
  4.4 ABAQUS模拟计算成果的分析  75-81
    4.4.1 系梁的沉降变形随顶程的变化  75-77
    4.4.2 加固线路的计算沉降变形与现场实测数据的对比分析  77-79
    4.4.3 箱涵顶进引起周围土体的变形  79-81
  4.5 本章小结  81-82
第5章结论与进一步的工作  82-84
  5.1 结论  82-83
  5.2 进一步的工作  83-84
致谢  84-85
参考文献  85-87

由拳路下穿沪昆铁路箱涵顶进施工监测及变形控制分析

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