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下穿既有线深基坑开挖数值模拟与实测研究

作　者: 李林
导　师: 彭仪普
学　校: 中南大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 下穿既有线深基坑监测变形临时铁路桥数值模拟
分类号: TU248.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

宁波站改建工程是在既有正线下开挖深基坑,并与国铁客流集散、城市轨道交通系统垂直换乘的交通枢纽大型客运站,下穿既有线深基坑采用临时铁路桥上跨深基坑,在深基坑施工期间要保证跨既有线正常安全运营,采用立柱桩竖向支撑格构柱和连续板梁桥的新型结构形式,本下穿既有线深基坑施工方式为探索性的开挖施工形式,研究不同开挖工况下对临时铁路桥的变形、受力等影响,具有十分重要的意义。本文根据下穿既有线深基坑的监测项目,分析相关监测数据,结合跨既有线范围的MIDAS/GTS有限元开挖模型,作为围护结构变形、支撑结构受力、临时铁路桥变形及梁弯矩应力、立柱隆沉变形的理论依据,并对影响本工程临时铁路桥竖向位移和横向位移的相关因素进行研究。主要研究内容及研究成果如下：(1)根据宁波站下穿既有线深基坑工程特点、施工方案设计等,制定了下穿既有线深基坑工程及临时铁路桥监测方案,确定了监测内容、监测仪器、监测频率、监测网、点布置等,确保及时反馈监测信息做到信息化施工；(2)对下穿既有线深基坑深层水平位移、围护结构顶水平位移、坑外边坡顶隆沉、立柱隆沉、支撑轴力,临时铁路桥三维位移和梁弯矩应力的在不同施工工况下的监测结果进行了分析研究,得出了下穿既有线深基坑施工其变形的一些变形、受力的规律和特征,可为今后类似工程的设计、施工等提供一些实际参考经验；(3)建立跨既有线范围的MIDAS/GTS有限元开挖模型,对围护结构变形、支撑轴力及梁弯矩应力、立柱隆沉、临时铁路桥横向和竖向位移进行分析研究,为跨既有线范围变形及受力等的一些规律提供理论依据,验证了模型的适应性和合理性,并可为类似工程提供实际参考；(4)对临时铁路桥横向位移和竖向位移的实测数据与模拟计算数据进行对分析研究,得出其变形的适应性、规律性；研究了开挖方式、内侧连续墙延伸及横向加撑等因素对临时铁路桥横向位移的影响,另外还研究了坑内跨既有线范围土体加固、内侧连续墙延伸及桥立柱桩入土深度等因素对竖向位移的影响,得出了一些规律。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
1 绪论  11-17
  1.1 课题研究背景  11-12
  1.2 课题研究意义  12
  1.3 国内外研究与应用现状  12-15
    1.3.1 深基坑工程研究现状  12-14
    1.3.2 软土地区下穿既有线深基坑的若干问题  14-15
  1.4 本文的研究内容  15-17
2 下穿既有线深基坑实测研究  17-41
  2.1 下穿既有线深基坑现场概况  17-22
    2.1.1 工程概况  17-18
    2.1.2 场地的工程地质条件  18-22
  2.2 下穿既有线深基坑的支护结构设计方案  22-29
    2.2.1 多层围护结构  23
    2.2.2 深基坑支撑结构  23-24
    2.2.3 跨既有线支撑  24
    2.2.4 基坑开挖  24-28
    2.2.5 施工关键  28-29
  2.3 下穿既有线深基坑监测方案  29-39
    2.3.1 监测目的及意义  29
    2.3.2 监测方案执行规范及依据  29-30
    2.3.3 监测内容  30
    2.3.4 监测频率及监测报警值  30-31
    2.3.5 三维变形监测及控制网  31-34
    2.3.6 监测点的布置  34-39
    2.3.7 安全监测与监测信息反馈  39
  2.4 本章小结  39-41
3 下穿既有线深基坑监测结果与分析  41-66
  3.1 下穿既有线深基坑工程实际施工工况  41-42
  3.2 深层水平位移监测结果分析  42-51
    3.2.1 概况  42-43
    3.2.2 深层水平位移结果分析  43-51
  3.3 应力监测结果分析  51-55
    3.3.1 临时铁路桥应力监测结果分析  51-53
    3.3.2 下穿既有线深基坑支撑轴力监测结果分析  53-55
  3.4 三维位移监测结果分析  55-64
  3.5 本章小结  64-66
4 下穿既有线深基坑的有限元模型  66-80
  4.1 MIDAS/GTS有限元程序和有限元分析步骤  66-68
    4.1.1 MIDAS/GTS有限元软件简介  66
    4.1.2 MIDAS/GTS模拟操作过程  66-67
    4.1.3 有限元法的分析步骤  67-68
  4.2 下穿既有线深基坑有限元模型  68-72
    4.2.1 三维有限元模型的建立  68-69
    4.2.2 模型介绍  69-72
    4.2.3 有限元模型模拟施工工况步骤  72
  4.3 计算结果分析  72-79
    4.3.1 初始地应力分析  72-73
    4.3.2 围护结构变形分析  73-74
    4.3.3 支撑及桥面结构受力分析  74-77
    4.3.4 立柱与桥面变形分析  77-79
  4.4 本章小结  79-80
5 下穿既有线深基坑临时铁路桥变形分析  80-88
  5.1 实测数据与模拟计算数据对比分析  80-81
    5.1.1 垂直于桥向位移实测数据与模拟计算对比分析  80-81
    5.1.2 临时铁路桥竖向位移实测数据与模拟计算对比分析  81
  5.2 垂直于桥向位移影响因素分析  81-84
    5.2.1 开挖方式影响  81-82
    5.2.2 内侧地连墙延伸影响  82-83
    5.2.3 横向支撑影响  83-84
  5.3 临时铁路桥竖向位移影响因素分析  84-86
    5.3.1 坑内土体加固影响  84-85
    5.3.2 内侧地连墙延伸影响  85
    5.3.3 临时铁路桥桩长影响  85-86
  5.4 本章小结  86-88
6 结论与展望  88-90
  6.1 结论  88-89
  6.2 展望  89-90
参考文献  90-95
攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加的科研项目  95-96
致谢  96

下穿既有线深基坑开挖数值模拟与实测研究

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