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首页南京纬三路隧道抗拔桩影响分析:三维板壳-弹簧模型应用
本文主要探讨了抗拔桩在隧道主体结构中的影响,以南京市纬三路长江隧道工程明挖段的抗浮设计为例。作者胡云华、郭小红和章正刚分别来自中交第二公路勘察设计研究院有限公司和广州地铁设计研究院有限公司,他们针对这一实际工程项目,构建了一种三维板壳-弹簧有限元模型,该模型充分考虑了抗拔桩的作用。 论文的核心内容首先介绍了模型的建立过程,即如何结合考虑抗拔桩的实际效应,通过三维建模技术,模拟隧道主体结构的复杂受力状态。计算原理方面,他们采用了先进的数值方法,确保了模型的精确性和有效性。在参数选取上,作者强调了参数选择的科学性和合理性,这包括土体参数、桩身材料特性以及与周围土体的相互作用参数等,这些都直接影响到模型的准确预测能力。 荷载确定是模型建立的关键环节,文章详细讨论了如何考虑施工过程中可能出现的各种荷载,如自重、地下水压力、浮力以及施工荷载等,这些都是影响抗拔桩效果的重要因素。此外,作者还论证了该模型在实际工程中的应用可行性,表明它能够有效反映抗拔桩对隧道结构稳定性的影响。 进一步的研究中,作者将抗拔桩等效为一个大刚度的非线性拉压弹簧,这样便于理解和分析其在约束和支持主体结构中的作用。通过计算分析,论文揭示了抗拔桩如何改变隧道主体结构的受力特性,如应力分布、位移变化等,这对于结构设计和安全评估具有重要意义。同时,文中也深入探讨了抗拔桩的轴力分布规律,这对于桩基设计优化和施工实践提供了重要的指导依据。 总结来说,这篇论文通过对南京市纬三路长江隧道工程的抗拔桩影响进行深入的理论分析和数值模拟,为理解此类大型隧道工程中的抗浮设计提供了有价值的方法论和技术支持,对于提高隧道结构设计的精确性和安全性具有重要参考价值。
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第
7
卷第
1
期
2011
年
2
月
地下空间与工程学报
Chinese Joumal of Underground Space and Engineering
抗拔桩对隧道主体结构的影响分析*
胡云华郭小红章正刚
2
(
1.中交第二公路勘察设计研究院有限公司,武汉
430056;2.
广州地铁设计
研究院有限公司,广州
510010 )
Vo
l. 7
Feb.2011
摘
要:以南京市纬三路长江隧道工程明挖段抗浮设计典型节段为背景,建立了考虑抗拔
桩作用的隧道主体结构三维板壳-弹簧有限元模型,分析了其计算原理、计算参数选取原则及
荷载确定方法,并论证了模型用于实际工程的合理性。在此基础上,通过对抗拔桩作用效果的
初步讨论,将抗拔桩等效为大刚度的非线性拉压弹簧以体现其对主体结构的约束支承效果。
最后进行计算分析并研究了抗拔桩对主体结构受力及变形特征的影响和抗拔桩的轴力分布
规律。
关键词:三维板壳-弹簧有限元模型;抗拔桩;抗浮设计;拉压弹簧
中图分类号:
TU443
文献标识码
:A
文章编号
:1673
-0836(2011
)01
-0093
-06
Analysis for E
fT
ect
of
Uplift-Pile
Major
on
Major
Structure
of
Tunnel
Hu
Yu
出
ua
1
,
Guo
Xiaohong
1
,
Qin
Zhenggang
2
(1. CCCC Secorui Highway Consultants
Co.
,Lt
d.
, Wuhan
430056;
2. Guangzhou Metro Design &
Research
Co.
,
μ
d.
, Guangzhou 510010)
Abstract:
Taking the anti-floating design of the typical open excavation section of the crossing river underwater
tunnel in Nanjing Weisan Road as the engineering background
, the 3 D plate and shell-spring finite element model of
the major structure of tunnel considering uplift piles effect is established and the calculation principle
, parameters
choice
, load determining are analyzed , On this basis,
by
preliminary discussion of the uplift pile effect, taking the
uplift pile as equivalent to large-stiffness nonlinearity spring
to
reflect the bearing constraint effect
to
the major struc-
ture.
At
last , by the calculation analysis , the reflection of the uplift pile
to
the force and deformation characteristics
and the axial force distribution of the uplift pile are studied.
Keywords:
three-dimensional shell-spring fin
Ït
e element model; uplift-pile; anti-floating design; compression-
tens
lO
n
spnng
1
引言
在地下水位高的地区修建隧道、地铁、地下商
场等浅埋地下建(构)筑物时,普遍存在着结构的
抗浮问题。由于地下结构上浮会引发结构底板隆
起破坏、地下建(构)筑物整体失稳、周边临近道路
及地面建筑物不均匀沉降等一系列严重后果,地下
结构的抗浮设计己受到广大科研和设计人员的重
*收稿日期
:2010-11-20
(修改稿)
视
[1
,
2]
。目前大量采用的抗浮措施主要有抗拔桩、
抗拔锚杆及配重法等。在高水位的软土地区,抗拔
桩应用得最为广泛。现阶段对抗拔桩的研究主要
集中在作用机理、承载力特性及破坏特征
[3
-5]
等方
面,少数学者也尝试进行了抗拔桩与周围岩土层的
相互作用研究
[6]
但关于抗拔桩与主体结构的相
互作用尤其是抗拔桩的设置对主体结构受力及变
作者简介:胡云华
(1980-)
,男,湖北宜城人,博士,工程师,主要从事隧道及城市轨道交通的相关设计与研究工作。
E-mail: hhyunhua@yahoo. f.
om.cn
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