【硕士】地铁车站洞桩法施工过程力学机理分析【2007】

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内容简介

　　学科专业：桥梁与隧道工程　　授予学位：工学硕士　　学位授予单位：北京交通大学　　学位年度： 2007年　　北京地铁车站目前已经逐渐兴起洞桩法施工，这是一个将传统的框架结构施工方法和暗挖法进行有机结合起来的新型方法。洞桩法在提前施作好的边桩、中柱和拱部初支的保护下，暗挖土体并施作二衬结构。与过去所采用的浅埋暗挖法相比，洞桩法施工灵活，能较好的控制地表沉降，满足城市复杂的工程环境的要求，具有很大的技术优势。　　但是，由于对洞桩法三个具体工法即顺作、局部顺作和逆作存在着一些认识上的模糊，同时施工过程中围岩体已经形成的力学平衡多次被改变，与二次衬砌结构共同变形重新达到新的平衡，使得围护结构、二次衬砌结构受力转换复杂，造成一系列的工程问题，因此需要对其进行深入研究并引起足够重视。　　本文将主要研究如下内容：　　一、通过结合北京典型地质条件和洞桩法标准截面结构尺寸，建立有限差分法三维计算模型，即所谓地层．结构模型计算，对洞桩法施工进行全程力学分析，着重关注围岩应力、地表沉降和塑性区在三种具体工法中的不同变化过程，比较三种工法的优劣和结构受力转换的主要控制阶段，并且重新审视设计工作中的支护理念，让新奥法的优点能切实的展现出来，如：极力防止围岩松动；让围岩岩体作为隧道承载的主要部分充分发挥作用。　　二、由地层．结构模型计算结果可以得出的诸多数据，均表明负二层开挖是各个值变化最大的阶段，并得出对拱部结构影响的三个重要阶段：负一层结构施作完毕、负二层开挖、负二层结构施作完毕，以此为依据，进行荷载．结构模型的计算，目的是想确认局部顺作和逆作中这三个阶段拱部二衬的内力变化情况，结果显示与地层．结构模型计算结果基本一致，即负二层的土体己开挖、结构完成之前这一阶段对拱部二衬最为不利，弯矩值最大。　　三、为了能改善二衬受力性能，避免或减小施工阶段出现裂缝，有必要进行优化方案的设计。由保持住拱形形状可以减小弯矩的这一思路而提出了在二衬两个边拱拱脚设置钢筋拉杆以限制拱脚向外滑移的方案。这一方案在荷载-结构模型的验算下{导到一定的验证，使施工过程更为可靠。对今后在不同的工程条件下采用浅埋暗挖洞桩法设计和施工具有一定的理论指导意义。　　

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