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顶管隧道穿越独墩单桩人行天桥施工影响研究(论文).pdf

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·178 · 顶管法施工占地面积小,无需进行大规模土方作 用,施工进度快,成本低,在穿越既有道路、桥梁、 建(构)筑物时具有独特的优势。不少学者对此进行 深入研究 [1–5] ,研究成果涉及顶管隧道穿越公路、管线、 铁路、隧道、涵洞等多方面的内容,为顶管隧道施工 过程中穿越位置的建(构)筑物的保护提供了大量有 益经验。 独墩单桩桥体结构具有线条流畅、视觉通透、外 形美观等特点,桥桩占地面积少,施工周期短,被广 泛用于人行天桥的建设 [6–7] 。但独墩单桩桥体结构超 静定次数少,抗侧向位移能力差,大直径顶管隧道穿 越独墩单桩桥梁施工时,顶管隧道土方开挖造成桩基 侧方土体卸荷,产生偏心荷载,对其造成的影响要明 显高于其他桥梁结构形式。 以深圳某大直径顶管隧道工程穿越独墩单桩人行 天桥为例,应用数值模拟方法对大直径顶管隧道施工 过程中,人行天桥的变形控制标准、位移及应力特征 等进行深入研究。 1 工程概况 深圳某电力工程项目在城市核心区十字路口需穿 越一独墩单桩人行天桥施工,顶管隧道与人行天桥交 叉角度为 90°。大直径顶管隧道穿越人行天桥平面如 图 1所示。人行天桥主桥桥面宽 4.5 m,净宽4.1 m, 单向纵坡 1.5 %,双向横坡 1.5 %,梯道坡度 1∶ 3。受 拟建电力管道所在位置及净空影响,常规施工方案难 以采用,选择顶管法施工较妥当。顶管隧道施工过程 中 ,自 A19井入钻, A20孔出钻,顶管隧道直径 1.45 m, 埋深 4.0 m,顶管施工长度 107 m,顶管断面如图 2所示。 2 桥体结构应力变形控制标准 根据 JTG 3363—2019《公路桥涵地基与基础设 计规范》,相邻墩台间不均匀沉降差值(不包括施工 中的沉降),不应使桥面形成大于 2 ‰的附加纵坡( 折角)。 参考此条规范,独墩单桩人行天桥的沉降差允许 值为 2.00 ‰l ( l 为相邻柱墩的中心距离)。同时, 独墩单桩人行天桥所受应力均应小于材料抗拉(抗 压)强度允许值,以免发生破坏。 顶管隧道穿越独墩单桩人行天桥施工  影响研究 张剑涛 (北京环安工程检测有限责任公司,北京 100082 )    [摘 要 ] 独墩单桩人行天桥抗侧向变形能力差,大直径顶管隧道穿越独墩单桩人行天桥施工过程中, 土体卸荷产出偏心荷载,会对其产生较大影响。在分析独墩单桩人行天桥变形控制标准的基础上,应用数 值模拟方法,深入研究了大直径顶管隧道施工过程中,桥体结构的应力和变形特征,并与其变形控制标准 进行了对比分析。    [关键词 ] 岩土工程;顶管隧道;独墩单桩;人行天桥;有限元    [中图分类号]  U 415.6     [文献标志码]  A      [文章编号]  1001 -523X (2022 )21 -0178 -03 study on construction influence of pipe jAcKing tunnel crossing single coluMn pier pedestriAn oVercrossing Zhang Jian-tao    [Abstract ]  The single column pier pedestrian overcrossing has poor resistance to lateral deformation. during the construction of the large diameter pipe jacking tunnel passing through the single column pier pedestrian overcrossing, the soil unloads and produces eccentric loads, which will have a greater impact on it. Based on the analysis of the deformation control standard of single column pier pedestrian overcrossing, the stress and deformation characteristics of the bridge structure in the construction process of large diameter pipe jacking tunnel are studied by numerical simulation method.    [Keywords ]  geotechnical engineering; large diameter pipe jacking tunnel; single column pier; pedestrian overcrossing; infinite element 收稿日期:2022–08–02 基金项目:国家自然科学基金(51578023) 作者简介: 张剑涛(1991—),男,北京市人,工程师,主要研 究方向为岩土工程方面的咨询、设计、科研等。 极槎:槎-l建   筑   技   术   开   发 Foundation and Basement Building Technology Development 第49 卷第 21 期2022?11 8 ·179 · 顶管路径 人行天桥 A19井 A20井 图1 大直径顶管隧道穿越人行天桥平面示意 φ 50注浆孔 12 φ 150+2 φ 150 MPP电力管 C 15混凝土填充 φ 1 450钢筋混凝土顶管 图2 顶管断面 3 三维数值分析模型建立 3.1 模型尺寸及网格剖分 采用三维有限元软件进行数值模拟计算,建立地 层 –人行天桥 –顶管隧道协同作用三维数值计算模型。 模型尺寸确定需考虑地基土情况、顶管隧道及人行天 桥桩基础埋深、人行天桥附加荷载、边界效应等的 影响。 综合考虑上述因素,数值计算模型(长 × 宽 × 高) 尺寸为 80 m×80 m×50 m。三维有限元数值计算模型 网格划分如图 3所示。 (a) (b) 图3 三维有限元数值计算模型网格划分 (a)整体模型;(b)人行天桥和顶管隧道相对位置 3.2 模型材料参数 数值计算模型中,顶管管节、注浆体和 C 15混 凝土填充均采用
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