【摘要】：利用ANSYS/LS-DYNA有限元軟件對城市高架橋塌落振動(dòng)及其對地鐵隧道結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究,建立了適于描述橋體塌落沖擊作用下地鐵隧道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的三維有限元計(jì)算模型。通過比較有、無防護(hù)條件下橋體塌落沖擊隧道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)過程,得到了不同工況下典型質(zhì)點(diǎn)單元三向振動(dòng)速度及應(yīng)力時(shí)程曲線變化規(guī)律。研究結(jié)果表明,與無防護(hù)措施條件下橋體塌落沖擊隧道結(jié)構(gòu)相比,以"鋼板-橡膠輪胎"為主要形式的復(fù)合防護(hù)結(jié)構(gòu)使隧道所受的振動(dòng)速度、壓應(yīng)力和拉應(yīng)力最大值分別下降了98.7%、95.6%及94.4%。實(shí)測數(shù)據(jù)與數(shù)值計(jì)算結(jié)果具有良好的一致性,隧道結(jié)構(gòu)所承受的振動(dòng)速度低于地鐵管理部門提出的安全閾值要求,綜合防護(hù)體系設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期效果。
【圖文】：

⒁讕莞春戲闌ご朧┨跫鋿濾淼瀾峁拱踩?穩(wěn)定性的數(shù)值計(jì)算，為綜合防護(hù)體系的設(shè)計(jì)及爆破方案的優(yōu)化提供進(jìn)一步的借鑒和指導(dǎo)。1工程概況高架橋作為一種典型建(構(gòu))筑物，研究其塌落沖擊作用下淺埋管線動(dòng)力響應(yīng)過程具有十分重要的實(shí)際意義。本文以某市城西干道快速化改造過程的高架橋塌落沖擊淺埋管線為研究對象，著重研究橋體塌落振動(dòng)條件下淺埋管線及周圍土體的動(dòng)力響應(yīng)過程。該高架橋主體結(jié)構(gòu)呈南北走向，分別與漢中路、廣州路相交，橋體兩側(cè)道路沿街房屋多為臨界商鋪和辦公寫字樓，距離最近處僅有6m，周邊環(huán)境示意圖見圖1。其中針對本次拆除爆破工程需重點(diǎn)保護(hù)的目標(biāo)之一就是穿越高架橋14#墩地下15m處正在運(yùn)營的地鐵2#線隧道。如圖1所示，圖中紅線部分表示地鐵隧道走向，，黃線部分表示隧道上方待拆除的高架橋主體結(jié)構(gòu)(13#～15#墩)。圖1高架橋拆除爆破周邊環(huán)境示意圖Fig．1Surroundingsschematicdiagramofblastingdemolition為確保高架橋塌落后，橋體結(jié)構(gòu)觸地沖擊地面形成的塌落地震效應(yīng)不會(huì)對隧道結(jié)構(gòu)及地鐵正常運(yùn)營構(gòu)成安全威脅，本文將采用仿真計(jì)算的方法對塌落沖擊作用下隧道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值分析，為優(yōu)化城市高架橋體塌落沖擊作用下地鐵隧道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)及防護(hù)技術(shù)研究提供參考。2橋體塌落沖擊隧道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的數(shù)值分析2．1數(shù)值計(jì)算模型實(shí)際工程中距離地鐵較遠(yuǎn)的橋體倒塌觸地產(chǎn)生的應(yīng)力波對隧道結(jié)構(gòu)及其設(shè)施的影響相對較小，因此，為減小計(jì)算量，本節(jié)重點(diǎn)考慮地鐵隧道正上方的橋體部分，即13#～15#墩之間的橋體。由于高架橋橋體塌落觸地后引起的地面振動(dòng)是一個(gè)相對復(fù)雜的力學(xué)過程，為使問題簡化，在誤差允許的情況下本文對所建立的計(jì)算模型作以下假設(shè):假設(shè)1研究所涉及的土體及高架橋混凝土材料均為連續(xù)且各向

?分，即13#～15#墩之間的橋體。由于高架橋橋體塌落觸地后引起的地面振動(dòng)是一個(gè)相對復(fù)雜的力學(xué)過程，為使問題簡化，在誤差允許的情況下本文對所建立的計(jì)算模型作以下假設(shè):假設(shè)1研究所涉及的土體及高架橋混凝土材料均為連續(xù)且各向同性的均質(zhì)材料;假設(shè)2高架橋塌落整體以自由落體的方式垂直沖擊地面，不考慮其它阻力因素。根據(jù)高架橋的實(shí)際尺寸，橋體模型長寬高尺寸分別設(shè)置為50m×20m×0．6m，距地面高度為7．0m;隧道襯砌支護(hù)層為50cm厚的C50鋼筋混凝土。根據(jù)地鐵隧道實(shí)際尺寸，利用ANSYS/LS-DYNA有限元軟件建立如圖2所示的1/2高架橋－土體－隧道有限元計(jì)算模型。為模擬土體的半無限空間，約束對稱面節(jié)點(diǎn)的法向位移和轉(zhuǎn)動(dòng)，并將模型側(cè)面及底面設(shè)為透射邊界。橋體添加自7m處自由落體獲得的速度載荷(11．7m/s)，為了清楚描述“高架橋－土體－隧道”動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程，對于該系統(tǒng)均采用Lagrange網(wǎng)格和Solid164實(shí)體單元進(jìn)行有限元化，橋體、土體及地鐵隧道的材料參數(shù)選擇參考文獻(xiàn)［13］;為更加直觀展現(xiàn)應(yīng)力波在隧道結(jié)構(gòu)中的傳播過程，沿隧道襯砌內(nèi)表面半環(huán)向均勻選取五個(gè)距地表不同深度h的特征單元，其分布模式如圖2(b)所示。圖2塌落振動(dòng)有限元計(jì)算模型(1/2模型)Fig．2Finiteelementmodelofcollapsevibrationofbuilding(structure)conformation(1/2model)2．2計(jì)算結(jié)果分析研究橋體塌落振動(dòng)的傳播及其對地鐵隧道的作用12振動(dòng)與沖擊2017年第36卷

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;俄羅斯“愚公”自建地鐵隧道[J];廣西城鎮(zhèn)建設(shè);2010年07期

2 況龍川;深基坑施工對地鐵隧道的影響[J];巖土工程學(xué)報(bào);2000年03期

3 ;國內(nèi)跨度最大地鐵隧道竣工[J];巖土工程界;2002年01期

4 李雪潔;如何解決地鐵隧道薄弱環(huán)節(jié)的防水問題[J];山西建筑;2003年04期

5 張其云,鄭宜楓;運(yùn)營中地鐵隧道變形的動(dòng)態(tài)監(jiān)測方法[J];城市道橋與防洪;2005年04期

6 朱偉林;徐智華;;頂管近距離穿越運(yùn)營中地鐵隧道的施工技術(shù)[J];上海電力;2005年06期

7 張禮杰;張家春;;風(fēng)險(xiǎn)管理在地鐵隧道工程中的應(yīng)用[J];建筑施工;2006年03期

8 黃騰;李桂華;孫景領(lǐng);岳榮花;;地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];測繪工程;2006年06期

9 陳東巨;;地鐵隧道工程滲漏處理技術(shù)[J];現(xiàn)代城市軌道交通;2007年04期

10 王海云;;地鐵隧道近距離下穿建筑物的保護(hù)[J];科技資訊;2007年22期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 胡群芳;秦家寶;;2003-2011年地鐵隧道工程建設(shè)施工事故統(tǒng)計(jì)分析[A];第二屆全國工程風(fēng)險(xiǎn)與保險(xiǎn)研究學(xué)術(shù)研討會(huì)暨中國土木工程學(xué)會(huì)工程風(fēng)險(xiǎn)與保險(xiǎn)研究分會(huì)第一屆第三次全體理事會(huì)論文集[C];2012年

2 殷德順;;地鐵隧道持續(xù)沉降和隧道周圍軟土的振動(dòng)流態(tài)化[A];中國力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

3 周希圣;文志云;宋曉波;陳思慧;;運(yùn)營地鐵隧道上方大面積卸載位移控制技術(shù)研究[A];2009中國城市地下空間開發(fā)高峰論壇論文集[C];2009年

4 賀長俊;杜昕;;地鐵隧道防水工程的探討與對策[A];中國土木工程學(xué)會(huì)第十一屆、隧道及地下工程分會(huì)第十三屆年會(huì)論文集[C];2004年

5 青二春;廖少明;方宏強(qiáng);奚程磊;;地鐵隧道上方大面積卸荷下的變形實(shí)測分析[A];中國土木工程學(xué)會(huì)第十二屆年會(huì)暨隧道及地下工程分會(huì)第十四屆年會(huì)論文集[C];2006年

6 顧俊;吳繼敏;丁向東;;地鐵隧道非線性地震響應(yīng)動(dòng)力分析[A];第三屆全國防震減災(zāi)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

7 顧俊;吳繼敏;丁向東;;地鐵隧道非線性地震響應(yīng)動(dòng)力分析[A];第三屆全國防震減災(zāi)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

8 張笑星;;地鐵隧道結(jié)構(gòu)變形和地鐵運(yùn)營安全自動(dòng)監(jiān)測的研究和應(yīng)用[A];中國土木工程學(xué)會(huì)第十三屆年會(huì)暨隧道及地下工程分會(huì)第十五屆年會(huì)論文集[C];2008年

9 梅嶺;宋林輝;梅國雄;;地鐵隧道基礎(chǔ)變形分析與計(jì)算[A];第2屆全國工程安全與防護(hù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊）[C];2010年

10 謝遠(yuǎn)成;;基于三維激光技術(shù)的地鐵隧道變形監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)處理方法[A];第九屆長三角科技論壇（測繪分論壇）論文集[C];2012年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前7條

1 記者 李昕;國內(nèi)首個(gè)穿越黃河地鐵隧道工程啟動(dòng)[N];蘭州日報(bào);2014年

2 迪軒邋燕志華;地鐵隧道出現(xiàn)裂縫 南京啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案[N];新華日報(bào);2007年

3 徐金波;我國首條穿越長江地鐵隧道開掘[N];建筑時(shí)報(bào);2009年

4 記者 章盛莉　實(shí)習(xí)生 蔣思捷;地鐵隧道初現(xiàn)雛形[N];長沙晚報(bào);2010年

5 通訊員 吳敬澤;鐵四院設(shè)計(jì)“萬里長江地鐵第一隧”貫通[N];中國鐵道建筑報(bào);2011年

6 記者 章盛莉 通訊員 陳凱 喻奇龍;地鐵隧道首穿湘江[N];長沙晚報(bào);2012年

7 陸文軍;上海首次采用大直徑單管雙線盾構(gòu)新技術(shù)[N];中國技術(shù)市場報(bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉蕾;列車荷載作用下地裂縫與大角度斜交馬蹄形地鐵隧道動(dòng)力相互作用研究[D];長安大學(xué);2015年

2 周澤林;軟土地區(qū)開挖卸荷對鄰近地鐵隧道的影響研究[D];西南交通大學(xué);2016年

3 邱冬煒;穿越工程影響下既有地鐵隧道變形監(jiān)測與分析[D];北京交通大學(xué);2012年

4 關(guān)繼發(fā);新建地鐵隧道穿越既有地鐵安全風(fēng)險(xiǎn)及其控制技術(shù)的研究[D];西安建筑科技大學(xué);2008年

5 劉冠蘭;地鐵隧道變形監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)與分析預(yù)報(bào)方法研究[D];武漢大學(xué);2013年

6 富海鷹;地鐵隧道非降水法施工引起的地表沉降的研究[D];西南交通大學(xué);2006年

7 黃強(qiáng)兵;地裂縫對地鐵隧道的影響機(jī)制及病害控制研究[D];長安大學(xué);2009年

8 傅玉勇;層狀場地中地鐵隧道對沿線地震動(dòng)及其附近建筑物的影響[D];天津大學(xué);2012年

9 張強(qiáng);開挖卸荷下既有地鐵隧道的豎向變形及其控制研究[D];北京交通大學(xué);2012年

10 趙丹;地鐵隧道基底溶蝕風(fēng)化紅層動(dòng)力特性及長期沉降變形研究[D];中南大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 黨永超;西安地鐵隧道自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)與變形數(shù)據(jù)的分析研究[D];長安大學(xué);2015年

2 王偉;黃土地鐵隧道近距離下穿既有地鐵構(gòu)筑物變形與力學(xué)行為研究[D];長安大學(xué);2015年

3 范洪亮;基于紅外傳感器的地鐵隧道監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];黑龍江大學(xué);2015年

4 周萬陽;地鐵隧道清洗設(shè)備的結(jié)構(gòu)研究和扇形噴嘴分析[D];西南交通大學(xué);2016年

5 盛越;地鐵隧道跨逆斷層支護(hù)結(jié)構(gòu)抗錯(cuò)動(dòng)影響分級評價(jià)研究[D];西南交通大學(xué);2016年

6 谷思念;地鐵隧道火災(zāi)溫度場分布及基于熱力耦合的結(jié)構(gòu)損傷研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

7 趙鑫;土質(zhì)地層新建地鐵隧道下穿既有線地層沉降計(jì)算方法與控制標(biāo)準(zhǔn)研究[D];長安大學(xué);2016年

8 翁木生;東環(huán)廣場建設(shè)對下方已建地鐵隧道結(jié)構(gòu)的影響及分析[D];長安大學(xué);2016年

9 沈剛;盾構(gòu)近距離下穿既有地鐵隧道相互影響機(jī)理研究[D];深圳大學(xué);2016年

10 劉錫儒;巖溶與淤泥組合地層中地鐵隧道結(jié)構(gòu)的變形特性研究[D];廣州大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2560198