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深路堑施工对邻近高架桥的影响研究

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DeepcutconstructioninfluenceonadjacentviaductADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:YiLingbingSupervisor:Prof.DuMingfangSchoolofCivilEngineering&ArchitectureHenanUniversityofTechnology,Zhengzhou,ChinaIII 摘要郑州至新郑快速通道改建工程K0+0.000~K1+100.000段,全长1.1Km,路线整体呈南北走向,下穿京广铁路箱涵引道位于上跨京广铁路分离式立交桥东、西两侧,两侧深路堑支护结构近邻桥桩,本研究路段是邻近高架桥和京广线铁路的特殊路段,高架桥桥桩的直径达到2.0米,埋深为55米,属于大直径灌注桩,并且路堑开挖深度达到13.0米,路堑开挖边界距离最近桥桩9米,土质绝大部分为粉土,自立性差,路堑支护结构的设计、施工难度很大。在深路堑支护施工过程中保证高架桥的安全显得非常重要,本文的研究将为类似项目提供一定的工程借鉴。本文依托该邻近高架桥桥桩深路堑支护工程,将深路堑支护结构、近邻高架桥桥桩和土体作为一个整体结构,运用MIDAS/GTS有限元软件数值模拟、理正软件理论计算、现场实测数据相结合的方法,研究了深路堑支护结构、周边土体及邻近高架桥桥桩的受力特征和变形规律等,主要工作如下:1.理论分析大直径灌注桩的承载机理并对其承载力进行计算分析。2.运用理正深基坑计算软件进行路堑支护结构设计。3.分析总结现场监测数据,并对比分析监测结果与理论计算结果差异。4.运用MIDAS/GTS有限元软件建立与实际工程拟合的有限元模型,并对模拟结果(应力、应变等)进行分析,并分析其影响因素。通过以上工作的进行,得出以下主要研究成果:1.在对路堑进行支护设计施工后,桥桩的附加弯矩值降低在10kN▪m以内,起到了保护桥桩的目的。2.随着深路堑土体开挖深度的增加,桩锚支护结构的水平侧移变形增大,最大水平位移发生位置不断下降。桩锚支护结构侧移曲线呈现两头小,中间大的鼓肚子形状。3.得出随着深路堑土体开挖深度的增加,周边影响范围内的地表沉降逐渐增大,距离深路堑土体开挖边界7.5米左右距离处地表沉降量最大,且地表沉降最大位置不变化,在距离深路堑开挖深度3倍以外地表沉降几乎为零。4.得出距离深路堑边界最近桥桩受深路堑施工影响大,随着桥桩距离深路堑边界距离的增大,深路堑开挖对其影响逐渐减小。关键词:深路堑;邻近高架桥桥桩;MIDAS/GTS;地表沉降;水平位移V AbstractBetweenzhengzhouxinzhengfastchannelreconstructionK0+0.000~K1+100.000section,totallengthof1.1Km,wholeshowsnorth-southroute,wearapproachroadislocatedinthebeijing-guangzhourailwayboxculvertundertheoverpassacrossjingguangrailwayseparatedeastandwestsides,neartothebridgepier,retainingstructureonbothsidesofthedeepcutsectionsofthisstudywasneartotheviaductandbeijing-guangzhourouterailwayspecialroadsection,thediameteroftheviaductbridgepieris2.0meters,isburieddeeply55meters,belongtothelargediameterboredpiles,andcuttingexcavationdepthof13.0meters,9metersfromtherecentbridgepiercuttingexcavationboundary,mostforsiltsoil,independenceispoor,cuttingthedesignandconstructionofretainingstructureisverydifficult.Indeepcutsupportconstructionprocesstoensurethesafetyoftheviaductisveryimportant,inthispaper,theresearchwillprovidecertainengineeringreferenceforthesimilarprojects.Inthispaper,basedontheneighborviaductbridgepierdeepcutsupportingproject,thesupportingstructureofdeepcut,neartotheviaductbridgepier,andthesoilasawholestructure,thefiniteelementsoftwareMIDAS/GTSsoftwarenumericalsimulation,theprincipleisthetheoreticalcalculation,themethodofcombiningtotheactualmeasureddatatostudythedeepcutsupportingstructure,thestressofthesurroundingsoilmassandadjacentviaductbridgepiercharacteristicsandthedeformationlawandsoon,themainworkisasfollows:1.Theload-bearingmechanismoflargediameterpilesintheoreticalanalysisandcalculationandanalysisofitsbearingcapacity.2.Theuseofreasonisdeepfoundationpitsupportingstructuredesigncalculationsoftwarecutting.3.Theanalysissummaryfieldmonitoringdataandanalysisofmonitoringresultsandthetheoreticalcalculationresults.4.ThefiniteelementsoftwareMIDAS/GTStoestablishfiniteelementmodeloffittingwiththeactualengineering,andthesimulationresultsanalysis(stress,strain,etc.),andanalyzeitsinfluencingfactors.Throughtheabovework,itisconcludedthatthefollowingmainresearchresults:1.Aftersupportingdesignandconstructionofroadbed,bridgepieroftheadditionalbendingmomentvaluelowerwithin10kNforcedthem,toprotectthebridgepier.Ⅱ 2.Withtheincreaseofdeepcutexcavationdepthofsoil,thepileanchorsupportingstructuredeformation,lateralpositionofmaximumhorizontaldisplacementoccurredfalling.Thepileanchorsupportingstructurelateralcurvepresentstwobig,smalldrumbellyshapeinthemiddle.3.Itisconcludedthatwiththeincreaseofexcavationdepth,deepcutsoilsurroundinginfluencewithinthescopeofthesurfacesubsidenceincreasesgradually,7.5mdistancefromthedeepcutsoilexcavationbordermaximum,thesurfacesubsidenceandthesurfacesubsidencebiggestpositiondoesnotchange,fromthedeepcutexcavationdepth3timesoutsidethesurfacesubsidenceisalmostzero.4.Itisconcludedthatdeepcutboundarynearestbridgepierdeepcutconstructioninfluenceisbig,withtheincreaseofbridgepierdistancefromthedeepcutborder,graduallyreducetheinfluenceoftheexcavationofthedeepcut.Keywords:DeepCut;Neartheviaductbridgepiles;MIDAS/GTS;Surfacesubsidence;HorizontaldisplacementVII 目录摘要................................................................................................................................................................VAbstract..........................................................................................................................................................VI1绪论.............................................................................................................................................................11.1引言.................................................................................................................................................11.1.1深路堑简介..........................................................................................................................21.1.2深路堑支护的设计原则......................................................................................................21.2课题工程背景和研究意义..............................................................................................................31.3国内外研究现状..............................................................................................................................31.4本课题的主要研究内容和技术路线..............................................................................................51.4.1本课题的主要研究内容......................................................................................................51.4.2本课题的技术路线..............................................................................................................62郑州至新郑快速通道改建工程概况..........................................................................................................72.1郑州南出口郑州至新郑快速通道交通概况..................................................................................72.2沿线土质概况和周边环境条件......................................................................................................72.2.1沿线工程地质条件..............................................................................................................82.2.2沿线水文地质条件..............................................................................................................92.2.3地震地质条件和抗震设防烈度........................................................................................102.2.4不良地质............................................................................................................................102.2.5沿线周边环境及邻近高架桥概况....................................................................................102.3深路堑支护方案............................................................................................................................142.4深路堑施工作业顺序....................................................................................................................152.4.1土方开挖............................................................................................................................152.4.2支护结构施工工序............................................................................................................152.5本章小结.......................................................................................................................................153深路堑开挖数值计算................................................................................................................................173.1引言...............................................................................................................................................173.2数值分析数据................................................................................................................................173.2.1MIDAS/GTS简介..................................................................................................................173.2.2土的本构模型选择............................................................................................................203.2.3支护结构的力学模型........................................................................................................213.2.4接触模型............................................................................................................................213.3有限元模型建立............................................................................................................................223.3.1基本假定............................................................................................................................223.3.2模型参数............................................................................................................................223.3.3计算模型............................................................................................................................233.3.4工况模拟............................................................................................................................243.4模拟成果.......................................................................................................................................253.5理正深基坑软件计算结果对比分析............................................................................................253.5.1理正深基坑软件介绍........................................................................................................253.5.2计算结果及对比分析........................................................................................................264深路堑工程监测数据整理分析................................................................................................................324.1深路堑工程介绍............................................................................................................................32 4.2深路堑工程地质资料....................................................................................................................334.3深路堑工程监测断面选择和测点分布........................................................................................334.4深路堑工程监测数据整理...........................................................................................................354.4.1深路堑周边地表沉降观测数据........................................................................................364.4.2深路堑桩锚支护结构变形观测数据................................................................................404.4.3深路堑分层沉降观测数据................................................................................................464.4.4高架桥桥桩沉降观测数据................................................................................................504.5本章小结.......................................................................................................................................535深路堑施工对邻近高架桥的影响............................................................................................................555.1高架桥桥桩承载力计算................................................................................................................555.2深路堑周边土体水平位移............................................................................................................585.3深路堑周边地表沉降....................................................................................................................605.4深路堑施工对邻近高架桥的影响................................................................................................615.5本章小结.......................................................................................................................................616主要结论与展望.......................................................................................................................................636.1主要结论.......................................................................................................................................636.2对后续研究的建议........................................................................................................................63参考文献......................................................................................................................................................64致谢..............................................................................................................................................................68个人简历......................................................................................................................................................69 河南工业大学硕士学位论文1绪论1.1引言随着我国现代化工业的进一步深入,人们向未开发利用的空间进行建设发展,包括地下工程和超高层工程的方向发展。如此而掀起的大规模地下工程诸如地下隧道、地铁等交通工程及地上工程诸如立体交叉交通工程、城市轻轨等交通工程开始兴建,在全国[1]各大城市呈现出遍地开花的兴建模式,竞相发展。如此也为科研院所、大中专院校工程设计人员及科研人员提供了广阔的舞台,促进了工程领域理论技术的进一步发展,反过来对工程实践进行指导,结合工程实践对理论进行修正。如此理论联系实践,用实践检验理论,二者相互结合,促进了工程领域中理论的发展和一大批建(构)筑物的兴建。在有限的城市土地条件下,路堑支护工程通常集中于居住区和人流量大的集中位置,在路堑支护工程沿线周边的建(构)筑物、地下管线等对变形要求有严格的限度。但是在现有的路堑支护设计中,不仅要以保证路堑的稳定和变形为目的,而且要注意降低对沿线周边的建(构)筑物、地下管线等的影响程度。但是目前的研究发现深路堑开挖对邻近高架桥的影响研究比较少见。桥桩由于自身桩径较大、桩身较长对地下施工引起地层位移比较敏感,如在本课题中,郑州至新郑快速通道改建工程K0+0.000~K1+100.000段,全长1.1Km,路线整体呈南北走向,下穿京广铁路箱涵引道位于上跨京广铁路分离式立交桥东、西两侧,两侧路堑支护结构近邻高架桥桥桩,桥桩直径达到2.0米,桩长达到55米,施工难度很大。深路堑开挖会引起周边土体发生侧移和沉降,土体不均匀[2]沉降可造成桥梁上部结构的倾斜和破坏。因为基坑开挖引起的土体变形导致临近桩基[3-5]破坏的事故在国内外经常发生。由以上论述可知,深路堑支护结构除满足本身的结构强度和变形要求外,还要考虑到周围土体侧移和沉降对邻近高架桥的影响程度。在周围环境要求较高的深路堑支护工程中,考虑周围土体侧移和沉降对邻近高架桥的影响程度往往占主导地位,即设计应由控制土体侧移和沉降变形要求控制。深路堑在施工过程中既要保证其自身的安全、稳定,又要保证其对周围环境不造成过大的影响。如何结合深路堑开挖深度、沿线工程地质条件及周边环境等影响因素设计出既安全又经济且工期最优的支护方案,成为时下各科研院所、大中专院校科研人员和工程设计人员广为关注的问题。以上问题的进一步研究不仅对进一步完善深路堑支护工程设计和施工具有迫切的现实需求意义;而且研究的理论成果还能为类似工程提供借鉴。1 1绪论1.1.1深路堑简介由原始地面向下开挖做成路面的结构成为路堑,借鉴于基坑的概念,挖深超过5.0米的路堑称之为深路堑,路堑断面图见图1。图1路堑断面图1.1.2深路堑支护的设计原则深路堑支护要满足如下四个设计原则:(1)安全原则考虑到深路堑支护工程的作用,在保证深路堑工程自身安全的前提下,才能达到为地下交通工程施工提供安全保障和作业空间。此外深路堑工程在土体开挖施工过程中,由于土体开挖卸荷,土体内部应力得到释放,路堑侧边产生一定的侧移、路堑底部也会产生隆起并且周边地表也会发生不均匀沉降。因此在深路堑支护工程的设计中要从安全角度出发考虑,充分保证深路堑支护结构自身的安全。(2)经济原则深路堑支护工程的设计有效期一般不到两年,属于临时性支护工程,在把握整个项目成本的基础上,本着节约、可持续发展的目的,在保证深路堑工程和沿线建构筑物安全的前提下,应把深路堑支护工程的费用降至最低。要从工期方面、人力成本、材料成本、机械成本及保护周边环境成本等诸多方面全面深化深路堑支护结构的经济性。最主要的是在选择深路堑支护方案时,要从全局出发,全面考虑其影响因素,找出重要制约因素,寻求最佳深路堑支护方案来满足深路堑工程需求。(3)技术可行原则在深路堑支护工程方案设计中,不仅要从理论方面考究其结构受力基本原理,而且要保证所设计的方案能够实施,如在现有的机械设备条件下,机械是否具备足够的施工能力;现有的支护材料是否满足设计要求等。此外还要考虑现有的施工队伍人员的施工熟练程度、施工的难易程度等对工程质量产生影响的相关因素。(4)工期最优原则在保证深路堑支护工程安全、经济和技术可行的原则前提下,达到工期最优的目标。2 河南工业大学硕士学位论文全面采用最佳深路堑支护方案,在保证沿线周边建构物及地下管线等的正常使用前提下,合理安排施工作业顺序,提高施工作业效率,有效的保证施工工期,在情况允许的情况下提前工期,保证工程顺利竣工。1.2课题工程背景和研究意义随着郑州城市带动中原经济的发展与航空港区的建成使用。原有的郑州至新郑快速通道的服务运营能力已远远不能满足时下郑州发展的需要,为了缓解郑州南出口郑州至新郑快速通道交通的紧张状况,建立高效便捷的快速立体交叉交通体系,以满足郑州市的发展,特别是郑州市航空港区国际物流园区的发展,为此将郑州至新郑快速通道进行改建。本项目研究路段为郑州至新郑快速通道改建工程K0+0.000~K1+100.000段,全长1.1km,路线整体呈南北走向。箱涵引道位于上跨京广铁路分离式立交桥东、西两侧;两侧路堑支护结构近邻桥桩。本研究路段是近邻高架桥和京广线铁路的特殊路段,高架桥桥桩的直径达到2.0米,埋深为55米,属于大直径灌注桩,并且路堑开挖深度达到13.0米,路堑开挖边界距离最近桥桩9米,土质绝大部分为粉土,自立性差,路堑支护结构的设计、施工难度很大;如何保证路堑支护施工过程中国家南北交通运输命脉京广线铁路和高架桥的正常安全运营,达到安全、经济和工期最优的目标,是本项目的研究意义所在。本项目对郑州至新郑快速通道改建工程深路堑开挖施工对邻近高架桥安全性和使用性进行了影响研究;并根据高架桥桥桩受力和变形对路堑开挖支护方式进行了安全、经济及工期最短的优化设计。该研究成果即可保证深路堑施工的安全和周边建构筑物的安全使用,又可以在较短的时间段内帮助建设单位完成深路堑支护施工,且大大减少了工程费用,无论从环境保护还是节省工程造价方面,都符合我国可持续发展的要求;另一方面本项目采取设计、施工和现场监测三者相结合的方法,并对施工过程中的重点部位进行信息化跟踪监测,及时发现问题并提出应对措施,以确保国家南北交通运输命脉京广线铁路和高架桥的正常使用和沿线路段施工安全,也为郑州市,特别是郑州市航空港物流区的经济建设提供技术保障。因此,本项目的研究具有巨大的经济效益、社会效益和环境效益。1.3国内外研究现状当前路堑开挖往往处于复杂的环境当中,国内外专家学者从桩基的破坏形式、桩的受力变形机理及箱涵顶进施工方法等方面进行了相关研究,但对处于复杂土层、紧邻高3 1绪论架桥和铁路等特殊建(构)筑物的深路堑支护对周围环境的影响研究过少,因此加强这方面的研究显得非常必要。[6]Firmol(1991)等对基坑开挖引起邻近桩基础破坏的实例进行了平面有限元分析。Poulos(1995)等利用有限差分法对基坑开挖对邻近桩基的影响进行了平面应变分析和[7]讨论,并编制了相应的设计表格。周沈松(2005)研究得出控制基坑施工过程中土体位[8]移,可以降低对侧旁桩基的影响。袁正辉分析了施工工艺、设计轴力等不同的情况下,[9]支护结构位移和周边土体变形对桥桩的影响。黎科运用有限差分法研究了基坑施工对[10]近邻桩基的影响程度。陈福全采用有限元法模拟了排桩支护基坑开挖过程,讨论了不同开挖深度、支护桩的刚度、桩基刚度、桩基距开挖基坑的距离、桩身的约束和桩长条[11]件下,单排桩、双排桩桩身水平位移和弯矩的变化特性。冷曦晨研究了桥桩的受力变[12][13]形机理并与前期研究理论比对。肖宏彬研究了大直径桩受力与变形关系的算法。张立明通过有限元法模拟了基坑开挖对坑内桩的影响,得出了单桩受荷下侧阻力的变化规[14]律。姜余丰通过运用FLAC3D有限差分法模拟了地铁暗挖车站施工对邻近桥梁的影响[15]规律,取得了合理的注浆加固措施规律。褚峰建立基坑开挖对邻近桩的影响模型,研[16]究了确定桩位移的准确方法。周正宇采用理论、模拟和监测相结合的方法,对地铁施[17]工穿越既有桥梁进行了研究。马壮运用有限元软件研究了隧道施工对临近桥梁的影[18]响,得出了隧道施工过程对桥梁影响的规律。吴方会建立深基坑与近邻轻轨高架桥基[19]础相互影响的有限元模型,研究了在深基坑施工过程中对高架桥基础的影响。何海健基于有限元方法研究了地铁洞桩法施工对邻近桥桩的影响,并改进了减小对邻近桥桩影[20]响的新的施工方法。朱江伟研究了隧道下穿既有运营桥梁与桥梁的相互影响,得出[21]缩减施工进尺、增加管棚支护能有效的减小隧道开挖对围岩的扰动。姜博基于数值计[22]算理论研究了深基坑施工对邻近桥的影响,得出在施工过程中土体的受力变形特征。[23]胡谢飞研究了基坑施工对邻近铁路的影响,得出了基坑挖深是影响其变形的主要因数。[24]姬奎香运用有限元软件研究了基坑开挖对邻近管线变形的影响。彭良泉基于数值计[25]算方法研究了堤防施工对桥桩的影响。姜谙男运用有限元分析方法研究了铁车站施工[26][27]对邻近桥桩的影响。周湘运用运用理论方法研究了高架桥下深基坑工程施工工艺。王世清运用有限元方法进行了某深基坑工程邻近桥梁桩基施工的影响研究,得出了对基[28]坑周边土体加固后,能够很好地控制桩基的变形。彭放枚基于数值方法分析了隧道施[29]工监测方案,并提出了最优方案。王木群基于数值计算方法分析了基坑施工对临近桥[30][31]桩的影响。张雅宁基于数值计算方法研究了基坑施工对桥桩基的影响。张俭优化4 河南工业大学硕士学位论文[32]并设计了新建道路下穿运营高速铁路桥梁。杨银庆基于数值计算方法研究了桥梁施[33]工对邻近既有桥梁的影响。丁勇春基于有限元方法研究了深基坑开挖对高架基础的影[34]响,提出控制好土体变形能很好地降低基坑开挖对高架基础的影响程度。李龙剑基于数值计算方法研究了基坑施工对邻近桥桩的影响,得出提高支护结构的强度,控制好坑[35]外土体的变形,能够很好地控制好桥桩的变形。综上所述,国内外研究基坑开挖对邻近桩基的影响,较多的研究大多集中于小直径桩的承载力方面,通过分析影响桩基变形的因素,达到保护基坑施工过程中桩基的稳定和上部结构安全的目的;考虑到岩土工程的地域性差异,不同区域土质、工程概况、支护形式等都不尽相同。由于本工程场地土以粉砂为主,自立性很差,深路堑深度较深,桥桩属于大直径、特长桩,近邻高架桥距离深路堑较近无放坡空间,深路堑施工对高架桥大直径桥桩的影响目前研究还不是很广泛。因此本项目的研究具有现实意义。1.4本课题的主要研究内容和技术路线1.4.1本课题的主要研究内容本课题采用理论分析、有限元模拟和工程监测相结合的方法,从对处于复杂土层、紧邻高架桥和铁路等特殊建(构)筑物的深路堑支护对周围环境的影响研究现状入手,介绍了关于桩基的破坏形式、桩的受力变形机理及箱涵顶进施工方法等的国内外研究现状,对郑州至新郑快速通道改建工程深路堑开挖施工对临近高架桥安全性和使用性进行了影响研究;以郑州至新郑快速通道改建工程为依托,运用有限元软件建立数值模型分析深路堑开挖过程中桩锚支护结构和周围环境的变形规律,并与理正深基坑软件计算结果和工程监测数据对比分析研究了深路堑施工对邻近高架桥的影响,为类似工程施工提供理论参考。主要工作如下:(1)总结深路堑施工对周围环境的影响研究成果;(2)运用有限元软件建立郑州至新郑快速通道改建工程深路堑开挖施工过程的数值模型,并将其模拟结果与理正深基坑软件计算结果和工程监测数据对比分析;(3)分析数值模拟各工况下桩锚支护结构水平位移和周边地表变形数据,总结提出本研究路段沿线深路堑变形规律;(4)研究深路堑开挖过程中桥桩桩身变形规律和受力特征,讨论深路堑施工对高架桥的影响。5 1绪论1.4.2本课题的技术路线在了解国内外对深路堑施工对周围环境的影响研究现状及存在的问题基础之上,重点深入的分析了深基坑开挖对邻近一般桩和短桥桩的影响研究,学习了理论研究方法、数值模拟方法及工程监测方法在深基坑开挖对邻近一般桩和桥桩的影响研究中的应用。特别的深入掌握了桩锚支护、土钉墙支护等不同支护结构形式的设计方法,研究并总结了深路堑变形规律。通过以上学习研究所掌握的知识为本项目深路堑施工对邻近高架桥的影响研究作知识储备。本研究项目以现有实际工程为依托,运用有限元软件建立数值模型进行分析,按如下技术路线进行研究。技术路线简图如图2所示。图2论文技术路线图6 河南工业大学硕士学位论文2郑州至新郑快速通道改建工程概况2.1郑州南出口郑州至新郑快速通道交通概况郑州至新郑快速通道位于郑州市东南,该通道起点位于郑州市中州大道与南三环互通式立交的南端,沿中州大道向西南经过郑州市航空港区,止于新郑市北环。路线全长约30.525km,其中南出口段长7.915km,郑州至新郑快速通道段长22.610km。本项目研究路段为郑州至新郑快速通道改建工程K0+0.000~K1+100.000段,全长1.1km,路线整体呈南北走向。郑州南出口素有郑州“南大门”之称,从东南进入郑州的车辆必经此路。由郑州南出口往东南可进入机场高速,途径郑州市航空港区,到达新郑机场;由郑州南出口往南可进入107国道,是进入107国道的重要出口。郑州南出口地形图见图3所示。由于郑州南出口处于郑州市立体交叉交通系统中的重要位置,其承担了东南部绝大部分进出郑州车辆的运输量,特别是郑州至新郑快速通道,随着中原经济的迅猛发展,原有的郑州至新郑快速通道的服务运营能力已远远不能满足时下发展的需要,为了缓解郑州南出口郑州至新郑快速通道交通的紧张状况,建立高效便捷的快速立体交叉交通体系,以满足郑州市的发展,特别是郑州市航空港区国际物流园区的建设,为此将郑州至新郑快速通道进行改建。结合郑州至新郑快速通道改建工程,本课题将郑州至新郑快速通道改建工程K0+0.000~K1+100.000段作为研究对象,研究路段全长1.1km。路线整体呈南北走向,下穿京广铁路箱涵引道位于上跨京广铁路分离式立交桥东、西两侧,两侧路堑支护结构近邻高架桥桥桩,桥桩直径达到2.0米,桩长达到55米,施工难度很大。研究路段图见图4所示。图3郑州南出口地形图图4研究路段图7 河南工业大学硕士学位论文2.2沿线土质概况和周边环境条件2.2.1沿线工程地质条件郑州至新郑快速通道改建工程K0+0.000~K1+100.000段沿线场地区属冲洪积平原,整体起伏较小,地势较平坦。外业勘察共完成7个钻孔,钻探最大深度65米,总进尺445米,采取原状样105件,扰动样77件,标贯试验118次。工程地质剖面图见图5所示。图5工程地质剖面图8 河南工业大学硕士学位论文结合考虑深路堑开挖深度、沿线工程地质概况、周边构筑物安全要求和超载值大小等因素影响,全面深化深路堑边坡支护方案设计。如K0+629~+727.5段线路左侧深路堑开挖最深达到13.0m,开挖边界距离最近桥桩为9m。属于最不利路段,且本段地层土为第四系沉积物主要以粉土、粉质粘土为主,各土层信息如下:al○1层杂填土(Q4):黄褐色,稍湿,稍密,含砖渣块。层厚2.2-2.8米,平均厚度1.8米,σ0=90KPa。al○2层细沙(Q4):褐黄色,湿,稍密,质纯。平均厚度3.3米,σ0=140KPa。al○3层粉土(Q4):褐黄色,湿,稍密-中密,局部夹粉砂层,偶见姜石蜗牛碎片。平均厚度5.4米,σ0=150KPa。al○4层粉质粘土(Q4):黄褐色,可塑,见白色钙质条纹,含少量姜石。层厚2.0-6.0米,平均厚度6米,σ0=180KPa。al+pl○5层粉土(Q3):褐黄色,很湿,中密,有砂感,局部姜石较多。厚度3.0-10.5米。,平均厚度7米,σ0=200KPa。土层物理力学指标见表1。表1土层物理力学指标土体含水重度γ粘聚内摩擦液限塑限塑性液性承载压缩模名称率ω/Kn·m‐3力角φWL/%WP/%指数指数力/kPa量/%c/KPa/(゜)IPILES/MPa○1杂填16.816.58.010.024.516.08.50.10————土18.119.13.028.026.216.59.70.16140.06.29○2细沙○3粉土17.018.815.026.723.615.87.80.16150.07.63○4粉质19.520.028.013.228.217.710.50.17180.06.12粘土○5粉土20.220.118.025.125.016.58.50.49200.09.992.2.2沿线水文地质条件本研究路段所在场区在勘察期间,地下水稳定水位埋深19.0m左右,据区域水文地质资料,场区地下水属孔隙潜水类型,其动态变化主要受季节性影响,地下水位年变幅2m左右。-2据十八里河大桥处地下水水质分析资料,水质SO4含量45.15mg/L,PH值7.48,-1[36]侵蚀性CO2含量0.00mg/L,HCO3含量311.92mg/L,依《公路工程地质勘察规范》,附录D判定,其地下水对混凝土无腐蚀性。9 河南工业大学硕士学位论文2.2.3地震地质条件和抗震设防烈度(1)抗震设防烈度据历史记录,郑州最大地震发生于1814年,位于郑州市西南的贾峪5级地震。[37][38]根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010),本区抗震设防烈度为7度,地震动峰值加速度为0.15g,相当于地震基本烈度Ⅶ度。(2)建筑场地类别据本场地20m钻孔资料,本场地等效剪切波速估算值为180.0m/s,覆盖层厚度大[39]于50m。根据《公路桥梁抗震设计细则》(JTGB02-01-008)的划分:判定建筑场地类别为Ⅲ类,特征周期0.45s。(3)建筑地基土液化判别根据《公路桥梁抗震设计细则》(JTGB02-01-008)第4.3.2-2条,综合判定本地基可不考虑地震液化影响。2.2.4不良地质本场地内没有不良地质作用。2.2.5沿线周边环境及邻近高架桥概况郑州至新郑快速通道改建工程K0+0.000~K1+100.000段线路整体呈南北走向,箱涵引道位于上跨京广铁路分离式立交桥东、西两侧;两侧深路堑支护结构近邻桥桩。本研究路段是近邻高架桥和京广线铁路的特殊路段,高架桥桥桩的直径为1.6米、1.7米和2.0米三种,埋深为40米、52米和55米三种,属于大直径灌注桩,深路堑开挖深度从1.65米~13.0米不等,深路堑开挖边界距离最近桥桩9米。高架桥横向间距7.282米,桩柱号0~1的桥桩纵向间距29.92米,桩柱号1~9的桥桩纵向间距30米,桩柱号9~12的桥桩纵向间距40米,桩柱号12~13的桥桩纵向间距39.92米,桩柱号13~14的桥桩纵向间距29.92米,桩柱号14~16的桥桩纵向间距30米,桩柱号16~19的桥桩纵向间距29.92米,桩柱号18~19的桥桩纵向间距30米,桩柱号19~20的桥桩纵向间距29.92米。高架桥桩柱参数见表2。K0+629~+727.5段线路左侧深路堑开挖最深达到13.0m,开挖边界距离最近桥桩为9米。综合考虑此段为重点研究对象。桥桩编号由北向南依次为0到20,共计21排。10 河南工业大学硕士学位论文表2高架桥桩柱表桩柱号里程柱径桩径根数桩长(m)(m)(m)0K0+194.21.41.65401~8K0+224.10~K1+434.061.41.65529K0+464.031.82.055210~12K0+504.00~K1+584.001.51.755513K0+623.971.82.055214~19K0+653.94~K1+803.881.41.655220K0+833.81.41.6540上跨京广铁路分离式立交桥段K0+0.000~K1+100.000段线路位置关系图见图6、7,路基断面图见图8,路基平面位图见图9。图6高架桥侧面图图7高架桥与京广线铁路位置图11 河南工业大学硕士学位论文图8路基断面图12 河南工业大学硕士学位论文图9路基平面图13 河南工业大学硕士学位论文上跨京广铁路分离式立交桥段为K0+0.000~K1+100.000段线路,荷载等级:公路-Ⅰ级;桥面净宽:31m。全桥共5联:(4x30)+(5x30)+(4x40)+(4x30)+(3x30)。本桥平面位于直线上,桥面横坡为双向2%,通过盖梁中心弯折形成。桥台、4、17号桥墩及9、13号墩30m跨采用GYZF/4300x65型四氟滑板式橡胶支座;其余桥墩采用GYZ400x84圆板式橡胶支座;桥台采用DC-80型弧形对插伸缩装置,4、9、13号桥墩采用DC-160型弧形对插伸缩装置,17号桥墩采用DC-120型弧形对插伸缩装置。台后搭板长度为6m。2.3深路堑支护方案结合郑州至新郑快速通道改建工程沿线深路堑开挖深度、工程地质概况和周边环境复杂程度等影响因素,在保证邻近高架桥和京广线铁路的正常安全运营的前提下,本着安全、经济、技术可行和工期最优的原则,全面考虑直接或间接影响深路堑工程安全的因素,进一步考究深路堑支护方案,选出最佳支护方案。拟定对深路堑进行分段、分车道采用不同支护结构形式进行设计支护。所采用的支护结构形式如下:放坡素喷、土钉墙、土钉墙+微型桩、土钉墙+桩锚支护。深路堑支护结构与影响桥桩断面图见图10。图10深路堑支护结构与影响桥桩断面图14 河南工业大学硕士学位论文2.4深路堑施工作业顺序考虑到该深路堑工程沿线周边环境近邻高架桥和京广线铁路、深路堑开挖较深、工程地质情况复杂,综合各方面影响因素后对不同开挖深度路段采用不同的支护方案:上部放坡开挖、下部采用土钉墙、土钉墙+微型桩、土钉墙+桩锚支护相结合的复合支护设计方案。2.4.1土方开挖整体深路堑工程土方开挖遵循以下要求:(1)土方开挖前施工单位应编制详细土方开挖的施工组织设计,并通报支护设计单位。(2)根据土质情况和水文地质条件,以及支护结构工况,分层厚度为1.2~1.5m。分段长度不大于20.0m。(3)深路堑开挖应尽量减少基坑坡体土层的暴露时间,必要时应控制挖土速度。(4)深路堑内施工坡道的预留要建设单位与施工单位沟通确定,确保支护结构安全、并方便渣土外运。坡道宜按照双车道设计,坡道坡度根据场地情况和自卸车的接近角、离去角综合确定,最小坡度不宜大于1:3,宜为1:5~1:12。(5)土方开挖后发现土层特征与提供地质报告不符或有重大地质隐患时,应立即停止施工并通知有关各方。(6)施工过程中要控制深路堑边坡超载,土方开挖完成后,地下结构施工完成,要及时回填土方。2.4.2支护结构施工工序(1)土钉墙施工工序:土方开挖→修边坡→土钉成孔→安放土钉→注浆→绑扎钢筋网注浆→土钉同加强筋焊接→加垫块→设喷射砼厚度控制标志→喷射混凝土面层→养护。(2)灌注桩施工工序:桩位定位、放样→钻机就位→成孔→钻机移位→吊放钢筋笼→浇筑混凝土。(3)预应力锚索施工工序:挖土至设计标高以下50cm并平整场地→测量放线、锚索制作→钻机就位成孔→下入锚索→一次注浆→二次补浆→养护→张拉锁定。2.5本章小结本章介绍了路堑施工路段的工程概况、近邻桥桩的承载力及路堑支护方案和施工作15 河南工业大学硕士学位论文业顺序。具体成果如下:沿线工程地质条件复杂:该深路堑纵向特长,沿线工程地质条件复杂多变,该地层具有典型的二元结构特征。16 河南工业大学硕士学位论文3深路堑开挖数值计算3.1引言由于城市建设中的深路堑工程往往处于交通流量大、人群密集区域,深路堑支护设计既要考虑支护结构方案的可行性,又要保证邻近建构筑物的安全。前者主要是通过理论研究比对设计方案选出最佳设计方案,而后者主要是考虑在深路堑工程土体开挖施工过程中,导致土体本身的变化如土体地表沉降、深层位移等,引起邻近建构筑物主体发生不均匀沉降,侧向位移等而不能正常使用甚至危及安全。如在本研究项目中,主要是研究深路堑工程土体开挖施工过程对邻近高架桥的影响。由前述可知这一研究课题是一个复杂的课题,存在诸多不确定性因素,运用传统理论方法很难分析并合理的预测施工过程中支护结构、土体和邻近桥桩的受力变形情况。参考时下类似研究所采用的有限元方法把支护结构、土体和邻近桥桩作为一个整体进行研究,分析在土体开挖施工过程中各自的受力变形。有限元方法提供了传统理论所不具备的优势,它从整体上分析各自的应力与位移,其被广泛的应用于各工程中特别是一些大型复杂工程。本文采用的Midas/GTS有限元软件将深路堑桩锚支护结构、周边土体和邻近高架桥桥桩作为一个整体进行建模计算并分析深路堑土体开挖各工况中深路堑桩锚支护结构、周边土体和邻近高架桥桥桩的受力和变形。3.2数值分析数据3.2.1MIDAS/GTS简介(1)MIDAS/GTS操作步骤Midas/GTS软件是韩国浦项集团成立的CAD/CAE研发机构在1959年开始研发的。随后其不断的被广泛的应用于土木工程领域,诸如隧道工程,基坑工程等,MIDAS/GTS是GeotechnicalandTunnelAnalysisSystem(岩土与隧道有限元分析软件)的简称,这是一款专门针对岩土力学研发的有限元软件,它对时下工程软件的发展趋势起到了引领作用。采用有限元软件进行工程力学分析方便快捷,其过程大体分为如下三步,见图11所示:(a)前处理:建立工程分析模型,完成单元网格划分并生成计算数据;(b)加载与卸载处理:主要是软件的计算分析;(c)后处理:对计算结果进行分析并处理,以合适的形式(图形、数表或曲线等)17 河南工业大学硕士学位论文表现出来,方便对结果进行研究分析。图11Midas操作流程图以本课题郑州至新郑快速通道深路堑工程为例,Midas/GTS操作流程如下所述:1生成计算分析数据全面考虑深路堑桩锚支护结构、土体和高架桥桥桩的本构模型以及桩锚支护结构和土体之间的接触关系、高架桥桥桩和土体之间的接触关系,在此基础之上选用相关的单元类型并输入相关参数如结构单元特性参数、材料参数等。2建立几何模型复杂的几何模型可以借助计算机辅助软件CAD来完成,通过AutoCAD保存的“.dxf”[40]文件直接导入Midas/GTS。3划分网格、建立结构单元对第二部建立的几何模型进行网格划分。在Midas/GTS软件中用析取单元命令建立结构单元,这样是为了保证与之前生成的土体网格节点耦合。4设置分析限定条件在Midas/GTS软件中利用各种设定的分析条件定义边界条件、荷载和分析控制内容。5求解分析在分析过程中,需要留意查看信息窗口中输出的一些错误信息。6结果查看Midas/GTS软件后处理可以提供与一般办公软件如Excel完全通用的表格和图表功能。(2)MIDAS/GTS的坐标系和节点18 河南工业大学硕士学位论文MIDAS/GTS中使用的坐标系有三种:整体坐标系、单元坐标系、节点坐标系。整体坐标系遵循右手法则。如图12中使用大写字母来表示坐标轴。整体坐标系的圆点为程序默认的基准点,如图12所示。图12整体坐标系的节点坐标(3)MIDAS/GTS的单元类型MIDAS/GTS提供如下单元,主要有桁架单元、植入式桁架单元、只受拉单元、只受压单元、梁单元、板单元、平面应力单元、平面应变单元、轴对称单元、实体单元、接触单元、桩单元和土工格栅单元等,各单元图见图13~18所示。图13四边形板单元的节点内力输出图14三角形板单元的节点内力输出图15梁单元的节点内力输出图16桁架单元的节点内力输出图17实体单元内力输出图18实体单元主应力输出19 河南工业大学硕士学位论文3.2.2土的本构模型选择本研究项目对土体的模拟采用Mohr——Coulomb弹塑性模型。Mohr——Coulomb弹塑性模型是以Mohr应力圆法和Coulomb强度理论相结合的,Mohr——Coulomb理想弹塑1性模型的破坏准则如图19所示。在>>的情况下最大剪应力为;法向1231321应力为。总体表示形式如下:132111313sinccos(3.1)22式中:——最大主应力,Pa;1——最小主应力,Pa;3c——土体的粘聚力,Pa;——土体的内摩擦角,Pa。从式(3.1)中可以看出,该准则与主应力没有关系。此外该准则还可以表述为2下述应力不变量的形式:31sinsin33sincosfI,,12sinJ3cosc0(3.2)2或11fc,,2sin3sincossin6cos0(3.3)33图19Mohr——Coulomb理想弹塑性模型的破坏准则Mohr——Coulomb弹塑性模型需要如下五个参数:粘聚力(c),内摩擦角(),剪胀角(ψ),杨氏模量(E),泊松比()。Mohr——Coulomb屈服准则在实际约束压力下有较高的准确性,不仅考虑了土体材料受压强度和受拉强度不同,而且使用很方便,在岩土数值模拟中应用十分广泛。20 河南工业大学硕士学位论文3.2.3支护结构的力学模型本研究项目对深路堑桩锚支护结构中的灌注桩、锚索、冠梁和高架桥桥桩等钢筋混凝土结构作为各向同性的线性弹性材料。其材料的本构关系就是广义胡克定律:1yzxxyz,yzEG1zx{,yyxzzx(3.4)EG1xyzzxy,xyEG式中:E——弹性模量,Pa;——泊松比;EG——体积模量,G,Pa。21在有限元计算中,以矩阵形式表达的弹性单元体应力矢量及应变矢量可表示为:xxyyzz,(3.5)xyxyyzyzzxzx二者的关系可表示为:D其中D为弹性模量矩阵,用下式表示为:10001000E1000D(3.6)1120001200000012000000123.2.4接触模型考虑到支护结构中的桩体单元和高架桥桥桩体单元与土体变形模量差异很大,为考虑两者之间的相互作用,在有限元分析中通过增加接触面单元来模拟实现。本研究项目21 河南工业大学硕士学位论文[41][42]采用三维Goodman单元进行模拟。此种单元是一种无厚度单元。在线弹性假定条件下,应力正比相对位移,其关系式表述如下:Kw(3.7)n式中:s1s2kn00Kk00s100ks2duwd1d2——接触面上的法向应力;n、——接触面上两个方向的切向应力;s1s2du——接触面间产生的法向位移;d、d——接触面间产生两个方向切向位移;12k——接触面切向刚度系数;nk、k——接触面两个方向的切向刚度系数。s1s23.3有限元模型建立3.3.1基本假定为了简化研究问题,拟选取K0+629~+727.5段线路近邻13号桥桩进行研究。在深路堑开挖施工过程中,此段挖深最深达到13.0米,采用桩锚支护结构进行支护,支护边界距离最近桥桩9.0米,最远桥桩33.5米。分析可知,桥桩距离支护边界越近受深路堑开挖影响越大。采用Mohr——Coulomb弹塑性模型和四节点面单元来模拟土体,采用线弹性模型和实体单元来模拟深路堑桩锚支护结构的灌注桩、冠梁、锚索和高架桥桥桩。3.3.2模型参数在MIDAS/GTS软件中模拟深路堑土体开挖时,在模型中把土体看做Mohr——Coulomb弹塑性材料,把深路堑桩锚支护结构的灌注桩、冠梁、锚索和高架桥桥桩看做弹性材料,22 河南工业大学硕士学位论文把桩与土之间的接触用Goodman接触单元模拟。在建立的模型中自上而下共有七层土体,依次为砂土、粉土、粉质粘土、粉土、粉质粘土、粉土、钙质胶结粉质粘土;深路堑桩锚支护结构的灌注桩、冠梁和高架桥桥桩采用C30混凝土。土体计算参数见表3所示,支护结构和桥桩参数见表4所示,接触面参数见表5所示。表3计算中土体物理力学指标土体土体分层天然重度粘聚力内摩擦角弹性模泊松层号名称厚度(m)γ/Kn·m‐3c/KPaφ/(゜)量MPa比1砂土5.519.13.028.060.00.252粉土4.318.815.026.750.00.283粉质粘3.720.027.015.135.00.30土4粉土10.520.118.025.150.00.285粉质粘7.520.226.018.335.00.30土6粉土9.720.117.025.250.00.287钙质胶23.820.826.017.528.00.30结粉质粘土表4灌注桩、冠梁、锚索和桥桩参数构件材料弹性模量(GPa)容重(kN/m‐3)泊松比灌注桩、冠梁和桥桩C30混凝土31.026.00.23锚索钢绞线80.078.50.20腰梁钢材16.025.00.25表5接触面参数接触法向刚度模量剪切刚度模量粘聚力内摩擦角φ参数(kN/m‐3)(kN/m‐3)c/KPa/(゜)结构砂土接触面850X10550X10510022结构粘土接触面462X10520X105135007.23.3.3计算模型在所研究路段深路堑开挖长宽尺寸为27.0米*13.0米,最近桥桩距离开挖边界9.0米,最远桥桩距离开挖边界33.5米,桥桩长52米,考虑深路堑开挖对周围土体的影响范围取经验值大概是开挖深度的3倍,取39米。建立模型的尺寸长宽为210米*150米。高架桥桥桩上集中力为5000.00kN,地面超载值取20.00kN/m。有限元模型见图20、21所示。23 河南工业大学硕士学位论文图20有限元整体模型图21有限元桥桩布置3.3.4工况模拟整个数值模拟过程按照如下工况步骤进行(各工况高程参考点为地面,即地面高程为±0):(1)对深路堑工程施工前的土体进行重力作用下的平衡计算,获得土体的初始应力状态;(2)土体开挖到-5.0米,在-4.5米处施加第一道锚索,喷射混凝土面层;(3)土体开挖到-7.5米,在-7.0米处施加第二道锚索,喷射混凝土面层;(4)土体开挖到-10.0米,在-9.5米处施加第三道锚索,喷射混凝土面层;(5)土体开挖到-13.0米,喷射混凝土面层。为了便于分析深路堑土体开挖对桩锚支护结构、周边围土体变形和邻近高架桥的影响,本研究将上述步骤(2)、(3)、(4)、(5)依次规定为模拟施工中的第一步开挖、第二步开挖、第三步开挖,如图22~25所示。图22第一步开挖图图23第二步开挖图24 河南工业大学硕士学位论文图24第三步开挖图图25第四步开挖图3.4模拟成果模拟整体施工过程后的水平位移和垂直位移云图如图26~27所示。图26计算完成后水平位移云图图27计算完成后垂直位移云图从图26和图27可以得出如下结果:土体在距深路堑边界36米范围内水平位移最大,大小达到5.62mm。深路堑周边所发生的地表沉降在距深路堑7.5米左右处最大,达到14.2mm。深路堑施工对周边土体的影响范围大致为深路堑开挖的三倍,而在深路堑开挖深度一倍范围内影响最大。从计算结果可知,深路堑桩锚支护结构水平位移最大值为13.7mm。周边地表沉降最大值为14.2mm。深路堑施工对邻近的13号桥桩的影响主要为引起桥桩的水平位移,垂直位移几乎为0mm。深路堑引起的邻近桥桩水平变形不大于3mm。3.5理正深基坑软件计算结果对比分析3.5.1理正深基坑软件介绍本文所采用的理正深基坑软件为《北京理正深基坑支护结构设计软件F-SPW》7.0版,依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)的要求,采用考虑桩锚支护体系空间协调共同作用的有限元分析方法进行计算。其计算结果可以实现施工图、计算书相结合的方式,使结果可以图文并茂的展现。25 河南工业大学硕士学位论文3.5.2计算结果及对比分析运用理正深基坑软件按弹性法土压力模型计算并对结果进行分析。为了使Midas/GTS所得结果与理正深基坑分析结果具有可比性,二者采用同一断面进行分析计算,用相同的土体物理力学指标。采用理正深基坑软件设计时,把邻近桥桩的附加影响简化为作用在距深路堑边9.0米、地表以下4.5米处的超载。计算模型图如图28所示。各开挖工况见表6所示。图28理正结构图表6各开挖工况工况号工况类型深度(m)支锚道号1开挖5.000‐‐‐ 2加撑‐‐‐ 1.锚索3开挖7.500‐‐‐ 4加撑‐‐‐ 2.锚索5开挖10.000‐‐‐ 6加撑‐‐‐ 3.锚索7开挖13.000‐‐‐ 理正计算结果图见图29、图32、图35和图38所示,Midas/GTS模拟结果图见图30、图31、图33、图34、图36、图37、图39和图40所示。26 河南工业大学硕士学位论文图29理正计算开挖第一步图图30第一步开挖剪力图图31第一步开挖弯矩图从图29~31可以看出,深路堑第一步开挖至地面以下5.0米处,两种计算软件得出的桩锚支护结构剪力和弯矩变化趋势相近。理正计算的支护结构最大水平位移在冠梁处,达到2.01mm,Midas/GTS计算的水平位移值不到1mm,几乎为零。Midas/GTS计算的最大剪力值达到51.8kN,最大弯矩值达到53.2kN▪m,和理正计算结果相近,但小于理正计算结果。分析原因是两种算法在计算土压力所选取的土体破坏准则上不同,理正算法所选取的土体破坏准则是土体达到一种极限破坏状态,故而计算的土体压力较大,而有限元软件在输入参数后所采取的计算原则是土体未达到极限状态,故而计算值较小。最终造成计算以上指标(变形、弯矩值、剪力值)的差异。27 河南工业大学硕士学位论文图32理正计算开挖第二步图图33第二步开挖剪力图图34第二步开挖弯矩图从图32~34可以看出,深路堑第二步开挖至地面以下7.5米处,理正计算的支护结构最大水平位移达到5.86mm,Midas/GTS计算的水平位移值达到4.57mm,比理正计算值略小。Midas/GTS计算的最大剪力值达到53.8kN,最大弯矩值达到71.7kN▪m,均小于理正计算结果。分析原因是两种算法在计算土压力所选取的土体破坏准则上不同,理正算法所选取的土体破坏准则是土体达到一种极限破坏状态,故而计算的土体压力较大,而有限元软件在输入参数后所采取的计算原则是土体未达到极限状态,故而计算值较小。最终造成计算以上指标(变形、弯矩值、剪力值)的差异。28 河南工业大学硕士学位论文图35理正计算开挖第三步图图36第三步开挖剪力图图37第三步开挖弯矩图从图35~37可以看出,深路堑第三步开挖至地面以下10.0米处,理正计算的支护结构最大水平位移达到9.9mm,Midas/GTS计算的水平位移值达到7.8mm,比理正计算值略小。Midas/GTS计算的最大剪力值达到99.8kN,最大弯矩值达到114.3kN▪m,均小于理正计算结果。分析原因是两种算法在计算土压力所选取的土体破坏准则上不同,理正算法所选取的土体破坏准则是土体达到一种极限破坏状态,故而计算的土体压力较大,而有限元软件在输入参数后所采取的计算原则是土体未达到极限状态,故而计算值较小。最终造成计算以上指标(变形、弯矩值、剪力值)的差异。29 河南工业大学硕士学位论文图38理正计算开挖第四步图图39第四步开挖剪力图图40第四步开挖弯矩图从图38~40可以看出,深路堑第四步开挖至地面以下13.0米处,理正计算的支护结构最大水平位移达到17.6mm,Midas/GTS计算的水平位移值达到14.2mm,比理正计算值略小。Midas/GTS计算的最大剪力值达到143.4kN,最大弯矩值达到256.0kN▪m,均小于理正计算结果。分析原因是两种算法在计算土压力所选取的土体破坏准则上不同,理正算法所选取的土体破坏准则是土体达到一种极限破坏状态,故而计算的土体压力较大,而有限元软件在输入参数后所采取的计算原则是土体未达到极限状态,故而计算值较小。最终造成计算以上指标(变形、弯矩值、剪力值)的差异。3.6本章小结本章采用Midas/GTS构建模拟深路堑施工过程的数值模型,将Midas/GTS模拟结果30 河南工业大学硕士学位论文和理正深基坑计算结果进行对比分析,具体成果如下:(1)Midas/GTS软件建立的数值分析模型是合理的。(2)Midas/GTS软件计算的结果值较理正深基坑计算结果值偏小。31 4深路堑工程监测数据整理分析4深路堑工程监测数据整理分析4.1深路堑工程介绍本项目研究路段为郑州至新郑快速通道改建工程K0+0.000~K1+100.000段,全长1.1km,路线整体呈南北走向。箱涵引道位于上跨京广铁路分离式立交桥东、西两侧;两侧深路堑支护结构近邻桥桩。本研究路段是近邻高架桥和京广线铁路的特殊路段,高架桥桥桩的直径达到2.0米,埋深为55米,属于大直径灌注桩,并且路堑开挖深度达到13.0米,路堑开挖边界距离最近桥桩9.0米,土质绝大部分为粉土,自立性差,路堑支护结构的设计、施工难度很大。该深路堑开挖面纵向长度达到1100米,横向长度27米。两侧最危险路段为K0+629~K1+727.5段,距离该段最近的桥桩为13~16号桥桩,深路堑挖深10.34米到13.0米。13号桥桩直径2.0米,13号桥柱长6.946米,14~16号桥桩直径1.6米,14号桥柱长7.34米,15号桥柱长6.74米,16号桥柱长5.84米。13号和14~16号桥桩长52.0米。高架桥13号和14~16号桥桩断面图见图41、42。上跨京广铁路分离式立交桥段为K0+0.000~K1+100.000段线路,荷载等级:公路-Ⅰ级;桥面净宽:31m。全桥共5联:(4x30)+(5x30)+(4x40)+(4x30)+(3x30)。本桥平面位于直线上,桥面横坡为双向2%,通过盖梁中心弯折形成。桥台、4、17号桥墩及9、13号墩30m跨采用GYZF/4300x65型四氟滑板式橡胶支座;其余桥墩采用GYZ400x84圆板式橡胶支座;桥台采用DC-80型弧形对插伸缩装置,4、9、13号桥墩采用DC-160型弧形对插伸缩装置,17号桥墩采用DC-120型弧形对插伸缩装置。台后搭板长度为6m。图41高架桥13号桥桩断面图图42高架桥14~16号桥桩断面图32 河南工业大学硕士学位论文4.2深路堑工程地质资料结合考虑深路堑开挖深度、沿线工程地质概况、周边构筑物安全要求和超载值大小等因素影响,全面深化深路堑边坡支护方案设计。如K0+629~+727.5段线路左侧深路堑开挖最深达到13.0m,开挖边界距离最近桥桩为9.0m。影响桥桩桩为13号和14号桥桩,属于最不利路段,且本段地层土为第四系沉积物主要以粉土、粉质粘土为主,各土层信息如下:al○1层杂填土(Q4):黄褐色,稍湿,稍密,含砖渣块。层厚2.2-2.8米,平均厚度1.8米,σ0=90KPa。al○2层细沙(Q4):褐黄色,湿,稍密,质纯。平均厚度3.3米,σ0=140KPa。al○3层粉土(Q4):褐黄色,湿,稍密-中密,局部夹粉砂层,偶见姜石蜗牛碎片。平均厚度5.4米,σ0=150KPa。al○4层粉质粘土(Q4):黄褐色,可塑,见白色钙质条纹,含少量姜石。层厚2.0-6.0米,平均厚度6米,σ0=180KPa。al+pl○5层粉土(Q3):褐黄色,很湿,中密,有砂感,局部姜石较多。厚度3.0-10.5米。,平均厚度7米,σ0=200KPa。土层物理力学指标见表7。表7土层物理力学指标土体含水重度γ粘聚内摩擦液限塑限塑性液性承载压缩模名称率ω/Kn·m‐3力角φWL/%WP/%指数指数力量/%c/KPa/(゜)IPIL/kPaES/MPa○1杂16.816.58.010.024.516.08.50.10————填土18.119.13.028.026.216.59.70.16140.06.29○2细沙○3粉17.018.815.026.723.615.87.80.16150.07.63土○4粉19.520.028.013.228.217.710.50.17180.06.12质粘土○5粉20.220.118.025.125.016.58.50.49200.09.99土4.3深路堑工程监测断面选择和测点分布考虑到深路堑各个断面土层信息的相似性、深路堑边界距桥桩的距离及深路堑开挖深度等影响因素,为了便于研究,选择K0+629~+727.5段线路紧邻高架桥13号至16号33 4深路堑工程监测数据整理分析桥桩两侧深路堑Q13、Q14、Q15、Q16断面埋置测斜管,并在对应断面上布控地面沉降观测点,加强重点部位的监控。深路堑断面图和测点平面布置图见图43、44、45所示。图43左侧机动车道沉降观测点立面图图44右侧机动车道沉降观测点立面图34 河南工业大学硕士学位论文图45沉降观测点平面图4.4深路堑工程监测数据整理在深路堑工程土体开挖施工过程中每天监测Q13、Q14、Q15、Q16断面的土体分层沉降、桩锚支护结构侧移和地表沉降。深路堑近邻13号、14号、15号和16号高架桥桥桩,由于深路堑开挖造成的土体变形有可能对高架桥桥桩产生不利影响,为了观测深路堑开挖过程中高架桥桥桩的变形,在高架桥桥桩上设置沉降观测点,在深路堑开挖施工过程中观测其变形并记录。观测数据分别按各断面不同工况进行汇总整理。各断面支护结构形式为桩锚支护结构,支护剖面图见图10所示。设置三道锚索,按照挖土和施工锚索的进程及现场实际施工情况划分为如下七个工况:(1)工况一:挖第一层土,本次挖土深度为地表以下0.0~5.0m,2013年11月25日完成。(2)工况二:在地表以下4.5m处施工第一道锚索,2013年11月25日完成。(3)工况三:挖第二层土,本次挖土深度为地表以下5.0~7.5m,2013年11月26日~2013年12月3日进行,2013年12月3日完成。(4)工况四:在地表以下7.0m处施工第二道锚索,2013年11月26日~2013年12月3日进行,2013年12月3日完成。(5)工况五:挖第三层土,本次挖土深度为地表以下7.5~10.0m,2013年12月4日~2013年12月9日进行,2013年12月9日完成。(6)工况六:在地表以下9.5m处施工第三道锚索,2013年12月4日~2013年1235 4深路堑工程监测数据整理分析月9日进行,2013年12月9日完成。(7)工况七:挖第四层土,本次挖土深度为地表以下10.0~13.0m,2013年12月10日~2013年12月15日进行,2013年12月15日完成。4.4.1深路堑周边地表沉降观测数据深路堑开挖时,桩锚支护结构外侧地表一定范围内将发生沉降,随着土体开挖深度的增加,距离深路堑边界不同距离地表沉降量不断增大,汇总监测单位实际现场监测资料(见表8~表11)制作距深路堑边坡不同距离地表随时间的变化趋势图如图46~49所示。表813a‐1组地表沉降实测数据距深路累计变化(mm)点位堑距离2013年2013年2013年2013年2013年2013年2013年(m)11月1111月1411月2011月2512月312月912月1513a‐12.5‐0.02 ‐0.03‐0.55‐3.12‐5.53‐8.87 ‐‐9.2513a‐25.0‐0.13 ‐0.08‐0.09‐4.50‐9.93‐13.50 ‐15.8013a‐37.5‐0.45 ‐0.62‐1.21‐6.23‐10.21‐14.32 ‐16.8713a‐49.0‐0.25 ‐0.55‐1.10‐5.97‐9.84‐13.29 ‐15.9513a‐512.5‐0.29 ‐0.36‐0.87‐1.47‐2.64‐2.97 ‐4.5513a‐615.5‐0.19 ‐0.21‐0.53‐0.53‐0.67‐0.89 ‐1.3713a‐722.5‐0.12 ‐0.23‐0.43‐0.64‐0.54‐0.49 ‐0.7713a‐828.5‐0.08 ‐0.13‐0.11‐0.09‐0.12‐0.06 ‐0.3413a‐935.5‐0.02 ‐0.08‐0.07‐0.15‐0.24‐0.11 ‐0.09图4613a‐1组地表沉降36 河南工业大学硕士学位论文表914a‐1组地表沉降实测数据距深路累计变化(mm)点位堑距离2013年2013年2013年2013年2013年2013年2013年(m)11月1111月1411月2011月2512月312月912月1514a‐12.5‐0.02 ‐0.03‐0.45‐2.97‐5.23‐8.37 ‐8.7514a‐25.0‐0.12 ‐0.07‐0.08‐3.980‐9.93‐12.90 ‐14.1014a‐37.5‐0.35 ‐0.52‐1.11‐5.83‐10.10‐12.92 ‐15.7714a‐49.0‐0.15 ‐0.49‐1.10‐5.77‐9.84‐12.29 ‐14.9514a‐512.5‐0.19 ‐0.26‐0.77‐1.37‐2.49‐2.67 ‐4.1214a‐615.5‐0.14 ‐0.19‐0.47‐0.49‐0.57‐0.69 ‐1.2714a‐722.5‐0.10 ‐0.13‐0.33‐0.54‐0.44‐0.39 ‐0.6714a‐828.5‐0.09 ‐0.11‐0.09‐0.07‐0.09‐0.05 ‐0.2414a‐935‐0.01 ‐0.06‐0.07‐0.09‐0.11‐0.08 ‐0.06图4714a‐1组地表沉降37 4深路堑工程监测数据整理分析表1015a‐1组地表沉降实测数据距深路累计变化(mm)点位堑距离2013年2013年2013年2013年2013年2013年2013年(m)11月1111月1411月2011月2512月312月912月1515a‐12.5‐0.01 ‐0.02‐0.55‐2.77‐4.93‐7.37 ‐7.6515a‐25.0‐0.11 ‐0.08‐0.07‐3.97‐8.93‐11.90 ‐13.9015a‐37.5‐0.39 ‐0.49‐1.04‐5.12‐9.85‐10.92 ‐14.4215a‐49.0‐0.14 ‐0.38‐0.98‐4.97‐9.99‐11.88 ‐13.9515a‐512.5‐0.12 ‐0.21‐0.67‐1.17‐2.28‐2.14 ‐3.1215a‐615.5‐0.08 ‐0.14‐0.37‐0.39‐0.47‐0.59 ‐1.0715a‐722.5‐0.09 ‐0.11‐0.23‐0.44‐0.34‐0.29 ‐0.4715a‐828.5‐0.07 ‐0.08‐0.09‐0.08‐0.07‐0.03 ‐0.1415a‐935‐0.02 ‐0.04‐0.06‐0.07‐0.09‐0.08 ‐0.05图4815a‐1组地表沉降38 河南工业大学硕士学位论文表1116a‐1组地表沉降实测数据距深路累计变化(mm)点位堑距离2013年2013年2013年2013年2013年2013年2013年(m)11月1111月1411月2011月2512月312月912月1516a‐12.5‐0.01 ‐0.01‐0.45‐2.14‐3.98‐6.37 ‐6.5716a‐25.0‐0.08 ‐0.09‐0.09‐2.97‐7.78‐10.14 ‐11.9716a‐37.5‐0.28 ‐0.41‐0.97‐4.98‐8.87‐9.84 ‐12.9816a‐49.0‐0.10 ‐0.29‐0.87‐3.87‐8.54‐10.75 ‐12.0716a‐512.5‐0.11 ‐0.15‐0.54‐1.01‐1.98‐1.78 ‐2.5716a‐615.5‐0.06 ‐0.08‐0.19‐0.28‐0.37‐0.46 ‐0.8916a‐722.5‐0.04 ‐0.08‐0.17‐0.35‐0.28‐0.19 ‐0.3416a‐828.5‐0.06 ‐0.05‐0.07‐0.04‐0.05‐0.02 ‐0.0716a‐935‐0.01 ‐0.04‐0.06‐0.06‐0.07‐0.05 ‐0.05图4916a‐1组地表沉降分析上述汇总的实测数据可以看出,郑州至新郑快速通道深路堑工程周边地表沉降呈现倒“钟”形,随着距深路堑边界距离的增大,地表沉降值先增加后减小,在靠近深路堑桩锚支护结构近侧地表沉降值不是很大,在6.75mm~9.25mm之间。在距离深路堑边坡7.5米左右位置地表沉降值达到最大,最大值达到16.87mm。之后随着距离深路堑边坡距离的进一步增大地表沉降值渐渐减小。与理论计算结果图形走势基本接近,此外地表沉降发生位置监测结果和理论计算结果基本一致,但是最大沉降监测值比理论计算值39 4深路堑工程监测数据整理分析要小。在远离深路堑边坡35.0米以外地表沉降几乎为零,累计沉降不超过0.09mm。总结发现深路堑工程土体开挖深度H时对周边土体沉降的影响半径R大致符合R=3H的3倍原则。分析地表沉降的原因有以下三点:(1)深路堑工程土体开挖后桩锚支护结构发生侧向位移造成支护结构外侧地表沉降。(2)深路堑工程土体开挖后深路堑底部土体隆起对深路堑沿线周边地表的沉降也会产生影响。(3)虽然本工程地下水位较低,不涉及降水工程。但由前述研究发现深路堑工程施工前的降水工程措施会造成土体的固结沉降。4.4.2深路堑桩锚支护结构变形观测数据深路堑桩锚支护结构见前述图27.5-5支护剖面图。灌注桩桩径600mm,桩长16.0m,间距1.5m。混凝土强度等级C30,桩内主筋用HRB335钢筋(直径18mm)制作,螺旋筋用HRB335钢筋(直径14mm)制作,箍筋用HPB300钢筋(直径8mm)制作。混凝土冠梁尺寸为800*600mm。混凝土强度等级C30,冠梁内纵筋用HRB335钢筋(直径16mm)制作,复合箍筋,S型拉结筋用HPB300钢筋(直径8mm)制作。预应力锚索采用强度等级1860MPa,公称直径为15.20mm的钢绞线2束。预应力锚索成孔直径150mm,自由端长度6.0m,锚固段长度9.0m,间距为1.5m,倾角15゜,张拉锁定值为120kN。腰梁采用材质为Q235,2根22b的槽钢制作,腰梁在灌注桩、锚索施工后安装。随着深路堑工程土体开挖和锚索的施工,桩锚支护结构的受力情况不断变化,导致桩锚支护结构的水平位移也随着时间[43]的变化而变化。汇总监测单位桩锚支护结构水平位移工程实际测量值见表12~表15所示,根据桩锚支护结构水平位移实际测量值制作桩锚支护结构水平向变形曲线图如图50~53所示。40 河南工业大学硕士学位论文表1213b点桩锚支护结构测斜数据13b点水平位移(mm)深度(m)2013年2013年2013年2013年11月2512月312月912月15‐3.0‐2.31 ‐6.47 ‐11.41 ‐15.51‐4.5‐2.15 ‐6.24 ‐11.12 ‐15.57‐5.0‐2.05 ‐6.10 ‐10.95 ‐15.65‐6.5‐1.72 ‐5.98 ‐10.76 ‐15.74‐7.0‐1.35 ‐5.81 ‐10.31 ‐15.98‐7.5‐0.95 ‐5.77 ‐9.72 ‐16.12‐8.0‐0.65 ‐4.98 ‐9.68 ‐16.31‐8.5‐0.35 ‐4.10 ‐8.53 ‐16.47‐9.0‐0.15 ‐3.22 ‐7.96 ‐16.67‐9.5‐0.09 ‐2.56 ‐7.41 ‐16.81‐10.0‐0.07 ‐2.14 ‐6.90 ‐16.85‐10.5‐0.04 ‐1.87 ‐6.11 ‐16.87‐11.0‐0.03 ‐1.46 ‐5.41 ‐16.97‐11.5‐0.02 ‐0.98 ‐4.76 ‐16.54‐12.0‐0.02 ‐0.61 ‐4.03 ‐16.32‐12.5‐0.01 ‐0.44 ‐3.12 ‐13.28‐13.0‐0.01 ‐0.21 ‐2.32 ‐10.12‐13.50.01 ‐0.20 ‐1.80 ‐9.54‐14.00.00 ‐0.18 ‐1.20 ‐8.86‐14.50.00 ‐0.14 ‐0.89 ‐6.77‐15.00.00 ‐0.10 ‐0.84 ‐5.97‐16.00.00 ‐0.07 ‐0.47 ‐4.21‐17.00.00 ‐0.07 ‐0.34 ‐2.76‐18.00.00 ‐0.06 ‐0.25 ‐1.84‐19.00.00 ‐0.04 ‐0.11 ‐0.5141 4深路堑工程监测数据整理分析表1314b点桩锚支护结构测斜数据14b点水平位移(mm)深度(m)2013年2013年2013年2013年11月2512月312月912月15‐3.0‐2.29 ‐6.45 ‐11.38 ‐15.49‐4.5‐2.12 ‐6.21 ‐11.09 ‐15.55‐5.0‐2.01 ‐6.07 ‐10.93 ‐15.63‐6.5‐1.70 ‐5.95 ‐10.72 ‐15.72‐7.0‐1.34 ‐5.78 ‐10.29 ‐15.96‐7.5‐0.92 ‐5.76 ‐9.69 ‐16.10‐8.0‐0.61 ‐4.94 ‐9.64 ‐16.29‐8.5‐0.32 ‐4.08 ‐8.50 ‐16.45‐9.0‐0.14 ‐3.20 ‐7.92 ‐16.64‐9.5‐0.08 ‐2.54 ‐7.38 ‐16.79‐10.0‐0.06 ‐2.12 ‐6.87 ‐16.83‐10.5‐0.04 ‐1.85 ‐6.09 ‐16.85‐11.0‐0.02 ‐1.44 ‐5.39 ‐16.94‐11.5‐0.02 ‐0.97 ‐4.74 ‐16.50‐12.0‐0.02 ‐0.59 ‐4.01 ‐16.29‐12.5‐0.01 ‐0.41 ‐3.12 ‐13.24‐13.0‐0.01 ‐0.19 ‐2.30 ‐10.09‐13.50.01 ‐0.17 ‐1.78 ‐9.50‐14.00.00 ‐0.15 ‐1.18 ‐8.84‐14.50.00 ‐0.11 ‐0.87 ‐6.74‐15.00.00 ‐0.10 ‐0.82 ‐5.95‐16.00.00 ‐0.06 ‐0.45 ‐4.18‐17.00.00 ‐0.06 ‐0.33 ‐2.74‐18.00.00 ‐0.04 ‐0.23 ‐1.80‐19.00.00 ‐0.03 ‐0.09 ‐0.4842 河南工业大学硕士学位论文表1415b点桩锚支护结构测斜数据15b点水平位移(mm)深度(m)2013年2013年2013年2013年11月2512月312月912月15‐3.0‐2.17 ‐6.21 ‐11.19 ‐15.21‐4.5‐2.09 ‐6.01 ‐11.00 ‐15.36‐5.0‐1.97 ‐5.97 ‐10.87 ‐15.48‐6.5‐1.45 ‐5.78 ‐10.65 ‐15.68‐7.0‐1.21 ‐5.54 ‐10.14 ‐15.81‐7.5‐0.78 ‐5.36 ‐9.57 ‐15.99‐8.0‐0.46 ‐4.87 ‐9.48 ‐16.01‐8.5‐0.19 ‐3.81 ‐8.35 ‐16.12‐9.0‐0.09 ‐3.00 ‐7.87 ‐16.24‐9.5‐0.05 ‐2.21 ‐7.34 ‐16.32‐10.0‐0.05 ‐1.98 ‐6.77 ‐16.41‐10.5‐0.03 ‐1.65 ‐6.00 ‐16.52‐11.0‐0.01 ‐1.24 ‐5.29 ‐16.64‐11.5‐0.01 ‐0.68 ‐4.64 ‐16.32‐12.0‐0.01 ‐0.37 ‐3.98 ‐16.21‐12.5‐0.01 ‐0.21 ‐3.09 ‐13.01‐13.0‐0.00 ‐0.11 ‐2.21 ‐9.87‐13.50.00 ‐0.09 ‐1.57 ‐9.21‐14.00.00 ‐0.08 ‐1.08 ‐8.65‐14.50.00 ‐0.06 ‐0.65 ‐6.27‐15.00.00 ‐0.06 ‐0.57 ‐5.64‐16.00.00 ‐0.05 ‐0.24 ‐4.02‐17.00.00 ‐0.05 ‐0.19 ‐2.52‐18.00.00 ‐0.02 ‐0.12 ‐1.38‐19.00.00 ‐0.02 ‐0.05 ‐0.2543 4深路堑工程监测数据整理分析表1516b点桩锚支护结构测斜数据16b点水平位移(mm)深度(m)2013年2013年2013年2013年11月2512月312月912月15‐3.0‐2.14 ‐6.19 ‐11.07 ‐15.12‐4.5‐2.02 ‐5.98 ‐10.87 ‐15.24‐5.0‐1.94 ‐5.94 ‐10.65 ‐15.37‐6.5‐1.42 ‐5.75 ‐10.34 ‐15.45‐7.0‐1.18 ‐5.51 ‐10.08 ‐15.64‐7.5‐0.74 ‐5.32 ‐9.45 ‐15.71‐8.0‐0.41 ‐4.84 ‐9.32 ‐15.82‐8.5‐0.15 ‐3.78 ‐8.27 ‐16.91‐9.0‐0.08 ‐2.97 ‐7.69 ‐16.01‐9.5‐0.04 ‐2.17 ‐7.28 ‐16.12‐10.0‐0.03 ‐1.95 ‐6.68 ‐16.21‐10.5‐0.02 ‐1.61 ‐5.78 ‐16.31‐11.0‐0.01 ‐1.21 ‐5.11 ‐16.35‐11.5‐0.01 ‐0.64 ‐4.57 ‐16.29‐12.0‐0.01 ‐0.37 ‐3.79 ‐16.18‐12.5‐0.00 ‐0.18 ‐2.87 ‐12.97‐13.0‐0.00 ‐0.09 ‐2.14 ‐9.67‐13.50.00 ‐0.08 ‐1.48 ‐9.17‐14.00.00 ‐0.06 ‐0.89 ‐8.46‐14.50.00 ‐0.05 ‐0.49 ‐6.14‐15.00.00 ‐0.05 ‐0.48 ‐5.47‐16.00.00 ‐0.04 ‐0.17 ‐3.98‐17.00.00 ‐0.03 ‐0.12 ‐2.39‐18.00.00 ‐0.02 ‐0.10 ‐1.12‐19.00.00 ‐0.01 ‐0.03 ‐0.1944 河南工业大学硕士学位论文图5013b点侧向位移图5114b点侧向位移图5215b点侧向位移图5316b点侧向位移说明:在深路堑开挖到-13.0米处,支护结构侧向位移测得值和理论值偏差较大,读者可以忽略此处值得影响。分析上述汇总的实测数据可以看出,郑州至新郑快速通道深路堑工程桩锚支护结构水平位移随着土体开挖施工的进行不断增大。桩锚支护结构最大位移发生位置随着土体开挖深度的增大而不断下降。整体桩锚支护结构侧向位移呈现上部偏大,中部最大,下[44-48]部最小几乎近似于零的规律,与理论计算结果图形走势基本接近,此外支护结构最大水平位移监测值小于理论计算值。分析桩锚支护结构发生侧向位移的原因有下述两点:(1)深路堑工程土体开挖前桩锚支护结构在两侧土压力作用下保持平衡,当一侧土体挖去后,土中应力得到释放,导致桩锚支护结构失去平衡,在土体侧压力的作用下45 4深路堑工程监测数据整理分析其会发生侧向位移。(2)随着土体开挖深度的不断增大,土压力合力作用点不断下移,导致桩锚支护结构侧向位移的最大值随着土体开挖深度增大而不断下降。4.4.3深路堑分层沉降观测数据汇总监测单位路堑边坡周边各点分层沉降观测数据如表16~21所示,根据各点分层沉降观测数据制作各点分层沉降图如图54~59所示。表1613c‐1点分层沉降位移观测数据分层沉降累计变化值(mm)埋深(m)2013年2013年2013年2013年2013年2013年2013年2013年8月249月2510月2711月1511与2512月712月1012月15日日日日日日日日-1.346000-1-2-4-4-4-9.8750000-1-1-1-1-14.37200000-1-1-1-17.1460000000-1-21.22700000000图5413c‐1点分层沉降46 河南工业大学硕士学位论文表1713c‐2点分层沉降位移观测数据分层沉降累计变化值(mm)埋深(m)2013年2013年2013年2013年2013年2013年2013年2013年8月249月2510月2711月1511与2512月712月1012月15日日日日日日日日-1.346-1-1-2-1-2-1-1-1-9.875000-1-1-1-1-1-14.372000000-1-1-17.146000000-1-1-21.22700000000图5513c‐2点分层沉降表1813c‐3点分层沉降位移观测数据分层沉降累计变化值(mm)埋深(m)2013年2013年2013年2013年2013年2013年2013年2013年8月249月2510月2711月1511与2512月712月1012月15日日日日日日日日-1.3460000-1-1-1-1-9.8750-1-1-1-1-1-1-1-14.37200000000-17.14600000000-21.2270000000047 4深路堑工程监测数据整理分析图5613c‐3点分层沉降表1915c‐1点分层沉降位移观测数据分层沉降累计变化值(mm)埋深(m)2013年2013年2013年2013年2013年2013年2013年2013年8月249月2510月2711月1511与2512月712月1012月15日日日日日日日日-1.346000-1-2-3-3-3-9.87500000-1-1-1-14.372000000-1-1-17.1460000000-1-21.22700000000图5715c‐1点分层沉降48 河南工业大学硕士学位论文表2015c‐2点分层沉降位移观测数据分层沉降累计变化值(mm)埋深(m)2013年2013年2013年2013年2013年2013年2013年2013年8月249月2510月2711月1511与2512月712月1012月15日日日日日日日日-1.3460-1-1-1-2-1-1-1-9.8750000-1-1-1-1-14.372000000-1-1-17.14600000000-21.22700000000图5815c‐2点分层沉降表2115c‐3点分层沉降位移观测数据分层沉降累计变化值(mm)埋深(m)2013年2013年2013年2013年2013年2013年2013年2013年8月249月2510月2711月1511与2512月712月1012月15日日日日日日日日-1.3460000-1-1-1-1-9.875000-1-1-1-1-1-14.37200000000-17.14600000000-21.2270000000049 4深路堑工程监测数据整理分析图5915c‐3点分层沉降分析上述深路堑周边的六组分层沉降数据和图表可以看出,土体分层沉降值先减小[49-54]后增大,究其原因可能是测点受到周围的扰动所引起的。每组测点的土体分层沉降值随深度增加反而减小,在达到一定深度后(相当于深路堑开挖深度)其沉降值为零。同一断面的土体分层沉降值随着距深路堑边界距离的增加而减小,在土层深度约1.5米处几乎没有影响,土体沉降值在1mm左右徘徊。从数据可以看出,深路堑土体开挖对桩锚支护结构外侧浅层土体影响较大,位置大致处于距深路堑边界7.0米左右,沉降值大约在4~5mm,对下部深层和距离深路堑边较远的土层影响较小,沉降值小于1mm,几乎为零。4.4.4高架桥桥桩沉降观测数据分析深路堑土体开挖导致了桩锚支护结构的侧移、周边地表沉降和土体的深层沉降。土体的变形可能会对邻近的高架桥桥桩产生附加沉降和变形,进而影响高架桥的安全性。本项目对受深路堑开挖影响的13~16号桥桩进行了沉降观测,13~16号桥桩每一排有桩五个,故对高架桥桥桩每一排进行排序,按照距离深路堑边由近及远的原则依次为1、2、3、4和5。汇总监测单位实测数据见表22~25。由实测数据制作每一桩号的沉降图见图60~63。50 河南工业大学硕士学位论文表2213号桥桩沉降观测数据距深20132013201320132013201320132013路堑年8月年9月年10年11年11年12年12年12点位边距24日25日月27月15与25月7日月10月15离(m)日日日日日13d-19.0-0.05-0.14-0.12-0.18-0.32-0.48-0.60-0.6213d-215.5-0.02-0.11-0.13-0.14-0.25-0.39-0.54-0.5813d-322.0-0.03-0.09-0.11-0.13-0.21-0.33-0.49-0.5113d-428.5-0.02-0.02-0.1-0.11-0.18-0.29-0.41-0.4413d-535.00-0.1-0.11-0.09-0.12-0.19-0.32-0.37图6013号桥桩沉降表2314号桥桩沉降观测数据距深20132013201320132013201320132013路堑年8月年9月年10年11年11年12年12年12点位边距24日25日月27月15与25月7日月10月15离(m)日日日日日14d-19.0-0.04-0.16-0.11-0.17-0.30-0.49-0.58-0.6314d-215.5-0.03-0.12-0.14-0.16-0.27-0.35-0.56-0.5914d-322.0-0.02-0.07-0.09-0.14-0.26-0.38-0.57-0.5814d-428.5-0.01-0.02-0.09-0.12-0.15-0.25-0.38-0.4114d-535.00-0.08-0.12-0.07-0.13-0.15-0.29-0.3551 4深路堑工程监测数据整理分析图6114号桥桩沉降表2415号桥桩沉降观测数据距深20132013201320132013201320132013路堑年8月年9月年10年11年11年12年12年12点位边距24日25日月27月15与25月7日月10月15离(m)日日日日日15d-19.0-0.05-0.14-0.16-0.18-0.29-0.51-0.57-0.6015d-215.5-0.02-0.10-0.12-0.12-0.29-0.32-0.52-0.5615d-322.0-0.03-0.09-0.11-0.13-0.24-0.34-0.51-0.5515d-428.5-0.02-0.05-0.12-0.10-0.16-0.24-0.35-0.3715d-535.00-0.07-0.10-0.08-0.12-0.17-0.24-0.32图6215号桥桩沉降52 河南工业大学硕士学位论文表2516号桥桩沉降观测数据距深20132013201320132013201320132013路堑年8月年9月年10年11年11年12年12年12点位边距24日25日月27月15与25月7日月10月15离(m)日日日日日16d-19.0-0.06-0.15-0.14-0.17-0.24-0.49-0.54-0.5916d-215.5-0.03-0.08-0.10-0.11-0.21-0.30-0.50-0.5416d-322.0-0.02-0.07-0.10-0.12-0.20-0.28-0.47-0.5216d-428.5-0.01-0.05-0.07-0.09-0.14-0.22-0.32-0.3516d-535.00-0.04-0.06-0.07-0.11-0.15-0.22-0.27图6316号桥桩沉降深路堑周边紧邻的13号~16号桥桩距离深路堑边距离在9.0米~35.0米范围之间。从观测数据可知,桥桩沉降值很小,大多在0~0.7mm之间,说明在这距离范围内深路堑开挖对邻近高架桥桥桩的影响很小。另一方面根据监测单位提供的数据可知深路堑开挖虽然对邻近桥桩影响很小但也有一定的影响,这种影响随着桥桩距深路堑边界距离的增大而减小,故对深路堑支护设计时要在充分保证邻近高架桥的安全前提下,选出最佳设计方案。4.5本章小结本章介绍了深路堑工程监测断面选择和测点布置、对地表沉降的监测、深路堑桩锚支护结构变形的监测、土体分层沉降监测和高架桥桥桩沉降监测。具体成果如下:(1)深路堑工程周边地表沉降呈现倒“钟”形,随着距深路堑边界距离的增大,地表沉降值先增加后减小,在靠近深路堑桩锚支护结构近侧地表沉降值不是很大,在53 4深路堑工程监测数据整理分析6.75mm~9.25mm之间。在距离深路堑边坡7.5米左右位置地表沉降值达到最大,最大值达到16.87mm。之后随着距离深路堑边坡距离的进一步增大地表沉降值渐渐减小。在远离深路堑边坡35.0米以外地表沉降几乎为零,累计沉降不超过0.09mm。深路堑工程土体开挖深度H时对周边土体沉降的影响半径R大致符合R=3H的3倍原则。(2)桩锚支护结构最大位移随着土体开挖深度的增大而不断下降。整体桩锚支护结构侧向位移呈现上部偏大,中部最大,下部最小几乎近似于零的规律。(3)深路堑土体开挖对桩锚支护结构外侧浅层土体影响较大,位置大致处于距深路堑边界7.0米左右,沉降值大约在4~5mm,对下部深层和距离深路堑边较远的土层影响较小,沉降值小于1mm,几乎为零。(4)桥桩沉降值很小,大多在0~0.7mm之间,说明在这距离范围内深路堑开挖对邻近高架桥桥桩的影响很小。54 河南工业大学硕士学位论文5深路堑施工对邻近高架桥的影响5.1高架桥桥桩承载力计算本节选取受施工影响程度最大的13号桥桩作为计算对象。该桥桩直径2.0米,桩长52.0米,承载力设计值约为5000.0kN。深路堑挖深13.0米,深路堑边界距离该桥桩中心9.0米。桥桩周边土体物理参数见表26所示。表26桥桩周边土体物理参数表土层厚度(m)桩侧极限侧主力标准值qsk杂填土2.20细砂3.330粉土4.335粉质黏土3.740粉土10.540粉质黏土7.550粉土9.750钙质胶结粉质黏土10.855在深路堑开挖之前,桩周土体未被扰动的情况下计算桥桩侧阻力大小。依据《建筑[55]桩基技术规范》(JGJ94-2008)5.3.6条按式(5.1)确定大直径桩单桩极限侧阻力标准值,按式(5.2)确定大直径桩单桩极限端阻力标准值,按式(5.3)确定大直径桩单桩极限承载力标准值。5.2.2条按式(5.4)确定大直径桩单桩竖向承载力特征值。Qsk=usiqlsiki(5.1)q式中sik——桩侧第i层土极限侧阻力标准值;——大直径桩侧阻力尺寸效应系数;siu——桩身周长;l——桩侧第i层土厚度。iQq=A(5.2)pkppkp式中q——桩极限端阻力标准值;pk——大直径桩端阻力尺寸效应系数;pA——桩端面积。pQQQ+(5.3)ukskpk式中Q——桩极限侧阻力标准值;sk55 河南工业大学硕士学位论文Q——桩极限端阻力标准值。pk1RQ(5.4)aukK式中Q——单桩竖向承载力标准值;ukK——安全系数,取K2。深路堑施工前:1/5Qsk=usiql=3.14*2*0.8/2siki()*(0*2.230*3.335*4.340*3.740*10.550*7.550*9.755*10.8)=11876.3kN1/42Qq=A(0.8/2)*1000*3.14*(2/2)2497.2kNpkppkpQQ+Q11876.32497.214373.5kNukskpk11RQk*14373.57186.8N5000.0kNaukK2考虑到深路堑施工的影响,假设挖深13.0米时桩周土体与桩分离,即计算桩体侧阻力时不考虑此部分土体,则计算如下:1/5Qsk=usiql=3.14*2*0.8/2siki()*40*0.540*10.5(50*7.550*9.755*10.8)=9902.6kNQQ+Q9902.62497.212399.8kNukskpk11RQk*12399.86199.9N5000.0kNaukK2R=RR=7186.86199.9986.9kNaa变前a后R/R=986.9/7186.813.73%aa变前QQQ==11876.39902.61973.7kNsk变前sksk后QQ/=1973.7/11876.316.62%sk变前sk前后对比发现桩竖向承载力减少了986.9kN,减小比例为13.73%。桩侧阻力减少了1973.7kN,减小比例为16.62%。分析桥桩竖向承载力减小13.73%,说明深路堑施工对其承载力造成了一定程度的影响,而对于侧阻力减小比例高达16.62%,说明施工对桩体的侧阻力影响很大。总体来说施工过程影响到了桥桩,因此加强保护桥桩是本课题的研究重点。56 河南工业大学硕士学位论文在深路堑施工后,由于施工的影响扰动了周边的土体,假定开挖深度周边影响范围内的土体用回填土等效替换来计算桥桩土体侧压力。依据《公路桥涵地基与基础设计规[56]范》(JTGD63-2007)4.2.3.条按式(5.5)确定作用在桥桩上的土压力计算宽度,按式(5.6)确定作用在桥桩上土体水平压力强度标准值,桥桩上的土压力计算宽度计算简图如图64所示。图64桥桩的土压力计算宽度当lD时,应根据桥桩的直径或宽度来考虑桥桩间空隙的折减。当Dm1.0时,i作用在每一桥桩上的土压力计算宽度可按下式计算:nD(1)1bn(5.5)式中b——土压力计算宽度(m);D——桥桩的直径或宽度(m);n——桥桩数。回填土水平压力强度标准值可按下式计算:qhH(5.6)2tan(45)2(5.7)q式中H——水平压力强度标准值;——土的重力密度;——侧压系数;h——计算截面至路面顶的高度(m)。——内摩擦角。nD(1)11(21)1bm2n12210tan(45)tan(45)0.704092257 河南工业大学硕士学位论文2qh0.70409*16.5*13151.027kN/mH桥桩承担的土体侧压力值qqb*151.027*2302.055kN/m桥桩土体侧压力HH1简图如图65所示。图65桥桩土体侧压力简图考虑到桥桩上部结构的约束作用,对桥桩附加弯矩进行简化计算,计算如下式所示:22H13桥桩附加弯矩值Mq*302.055*2552.4kN▪mH12020通过以上计算可以看出该深路堑施工如不对周边土体加以保护,在施工过程中会对邻近桥桩产生影响,在桥桩上引起附加弯矩,使桥桩产生侧向位移。5.2深路堑周边土体水平位移深路堑周边土体水平位移图如图66~69所示。图66开挖第一步后水平位移云图图67开挖第二步后水平位移云图58 河南工业大学硕士学位论文图68开挖第三步后水平位移云图图69开挖第四步后水平位移云图依据图66~69制作深路堑周边土体水平位移表和曲线图,。如下表27和图70所示。表27深路堑周边土体水平位移数据表距深路堑边距开挖第一步开挖第二步开挖第三步开挖第四步离(m)水平位移水平位移水平位移水平位移72.503.925.145.6292.343.544.875.1315.52.013.234.234.56221.872.973.974.2128.51.622.533.323.51351.171.852.412.46图70深路堑周边土体水平位移图从图66~70可知,距深路堑周边一定位置,土体水平位移随着开挖深度的增加而增大,土体水平位移最大位置在距深路堑7.5米处左右,达到5.62mm。并且随着距深路堑59 河南工业大学硕士学位论文边距离的增大,土体水平位移逐渐减小。5.3深路堑周边地表沉降深路堑周边地表沉降图如图71~74所示。图71开挖第一步后垂直位移云图图72开挖第二步后垂直位移云图图73开挖第三步后垂直位移云图图74开挖第四步后垂直位移云图依据图71~74制作深路堑周边土体水平位移表和曲线图,。如下表28和图75所示。表28深路堑周边地表沉降数据表距深路堑边距开挖第一步开挖第二步开挖第三步开挖第四步离(m)地表沉降地表沉降地表沉降地表沉降74.407.5711.114.2094.127.189.6711.4115.53.706.498.4410.75222.965.246.899.1228.52.214.335.637.32351.472.163.764.8760 河南工业大学硕士学位论文图75深路堑周边地表沉降图从图71~75可知,距深路堑周边一定位置,地表沉降随着开挖深度的增加而增大,地表沉降最大位置在距深路堑7.5米处左右,达到14.20mm。并且随着距深路堑边距离的增大,地表沉降逐渐减小。5.4深路堑施工对邻近高架桥的影响桥桩弯矩图和桥桩变形图如图76~77所示。图76桥桩弯矩图图77桥桩变形图从图76~77可知,深路堑施工完毕后,对邻近的五根桥桩影响由近及远,桥桩桩顶最大位移值1.70mm,桥桩弯矩值最大达到6.11kN▪m,说明深路堑施工对邻近桥桩桩顶的影响最大,并且这种影响随着距深路堑边距离的增大逐渐降低。5.5本章小结在前述第四章数值模拟基础之上,分析了深路堑周边土体的水平位移变形和深路堑61 河南工业大学硕士学位论文周边地表沉降规律及邻近高架桥桥桩的变形情况。具体成果如下:(1)在不进行支护设计的情况下高架桥桥桩竖向承载力在施工后减少了86.9kN,减小比例为13.73%。桩侧阻力减少了1973.7kN,减小比例为16.62%。桥桩附加弯矩2552.4kN▪m,经过支护设计之后,桥桩附加弯矩值降低到10kN▪m以内。(2)距深路堑周边一定位置,土体水平位移随着开挖深度的增加而增大,土体水平位移最大位置在距深路堑7.5米处左右,达到5.62mm。并且随着距深路堑边距离的增大,土体水平位移逐渐减小。(3)距深路堑周边一定位置,地表沉降随着开挖深度的增加而增大,地表沉降最大位置在距深路堑7.5米处左右,达到14.20mm。并且随着距深路堑边距离的增大,地表沉降逐渐减小。(4)深路堑施工对邻近桥桩桩顶的影响最大,并且这种影响随着距深路堑边距离的增大逐渐降低。62 河南工业大学硕士学位论文6主要结论与展望6.1主要结论本文依托该近邻高架桥桥桩深路堑支护工程,将深路堑支护结构、近邻高架桥桥桩和土体作为一个整体结构,运用MIDAS/GTS有限元软件模拟深路堑土体开挖过程中深路堑支护结构及其周边土体和高架桥的变性规律,并将结果与理正计算软件结果、现场实测数据对比分析,研究深路堑施工对邻近高架桥的影响。该有限元软件建立的模型很好的模拟了深路堑施工各工况,得出的主要结论如下:(1)在不进行支护设计的情况下高架桥桥桩竖向承载力在施工后减少了986.9kN,减小比例为13.73%。桩侧阻力减少了1973.7kN,减小比例为16.62%。桥桩附加弯矩2552.4kN▪m,经过支护设计之后,桥桩附加弯矩值降低到10kN▪m以内。(2)随着深路堑土体开挖深度的增加,桩锚支护结构的水平侧移变形增大,最大水平位移发生位置不断下降。桩锚支护结构侧移曲线呈现两头小,中间大的鼓肚子形状。(3)随着深路堑土体开挖深度的增加,周边影响范围内的地表沉降逐渐增大,距离深路堑土体开挖边界7.5米左右距离处地表沉降量最大,且地表沉降最大位置不变化,在距离深路堑开挖深度3倍以外地表沉降几乎为零。(4)得出距离深路堑边界最近桥桩受深路堑施工影响大,随着桥桩距离深路堑边界距离的增大,深路堑开挖对其影响逐渐减小。但这种影响是在可控范围,采用本课题所设计的桩锚支护结构体系能很好的限制周边土体的变形,进而降低了对邻近高架桥桥桩的影响,达到保护高架桥桥桩的目的。6.2对后续研究的建议深路堑施工对邻近高架桥的影响是一个复杂的课题,本文还存在许多值得深入和研究的地方:(1)本文只考虑了在深路堑施工过程中对邻近高架桥的影响,而在深路堑工程完工后期,跟踪研究本文未有涉及。(2)本文只运用Midas/GTS有限元软件建立二维模型进行分析,在以后的研究中可以建立三维有限元数值模型进行分析,更好的提供三维可视化直观效果。(3)本文研究未考虑邻近铁路引起的动荷载因素,后期可以建立三维模型并考虑动荷载因素的影响。63 参考文献参考文献[1]马德芹,蔺安林.地下铁道与轻轨交通[M].西南交通大学出版社,2003.9[2]杨敏,周洪波,杨桦.基坑开挖与临近桩基相互作用分析[J].土木工程学报,2005‐04,27(5):124~131.[3]Finno,RJ,Lawenee,SA,Allawh,N.F,andHarahap,L.S.,AnalysisofPerformanceOfPilegroupsadjacenttodeepexeavation.JournalofGeoteehnicalEngineering,SCE,1991,Vol.117,No.6:934——955.[4]AmirsoleyTnani,T.EliminationofexeessivedifferentailsettlementbyDifferentmethods.Proc.,9thAsianRegionalConf.onsoilMeeh.AndFound.Engrg.,1991,Vol.2,351——354.[5]Chu,YKA.Failurecasestudyofislandmethodexeavationinsoftclay.Int.Conf.onDes.AndConstrofDeePFound.,1994,VOI.3:1216——1230.[6]Finno,RJ,Lawence,SA,Allawh,N.F,andHarahap,L.S.,AnalysisofperformanceofpilegroupsAdjacenttodeepexcavationJournalofGeotechnivalEngineering,ASCE,1991,Vol.117,No.6:934——955.[7]Poulos,HCx.DesignofreinforeingPilestoincreaseslopestability.CanadianGeotechnicalJoumal,1995,32(5):808——818.[8]周沈松.超深基坑开挖对侧旁建筑物桩基影响分析[J].华夏星火,2005,20(12):247~251[9]袁正辉.深基坑开挖对近邻桥桩的影响研究[D].北京交通大学硕士学位论文,2007[10]黎科.深基坑开挖对邻近桥桩的影响研究[D].天津大学硕士学位论文,2007,6[11]陈福全,汪金卫,刘毓氖.基坑开挖时邻近桩基性状的数值分析[J].岩土力学,2008,29(7):1971~1976[12]冷曦晨.大型桥梁桩基承载力试验研究[D].中国地质大学(北京)博士学位论文,2005.6[13]肖宏彬.竖向荷载作用下大直径桩的荷载传递理论及应用研究[D].中南大学博士学位论文,2005.2[14]张立明.考虑深开挖影响的超长桩荷载传递机理及沉降计算研究[D].天津大学博士学位论文,2011.12[15]姜余丰.地铁暗挖施工对临近桥梁影响的研究[D].北方工业大学硕士学位论64 河南工业大学硕士学位论文文,2013,5[16]褚峰.基坑开挖对邻近桩的影响分析[D].同济大学硕士学位论文,2006,3[17]周正宇.地铁邻近既有桥梁施工影响分析及主动防护研究[D].北京交通大学博士学位论文,2012.9[18]马壮.隧道施工对临近桥梁影响研究[D].辽宁工程技术硕士学位论文,2008,12[19]吴方会.深基坑与邻近轻轨高架桥基础相互影响研究[D].西南交通大学硕士学位论文,2011,5[20]何海健.地铁洞桩法施工对邻近桥桩的影响与控制[D].北京交通大学硕士学位论文,2007,3[21]朱江伟.隧道下穿既有运营桥梁条件下与桥梁的相互影响分析及工程应对措施研究[D].西安建筑科技大学硕士学位论文,2011,6[22]姜博.深基坑开挖对既有桥梁的影响研究[D].西南交通大学硕士学位论文,2012,5[23]胡谢飞.深基坑开挖与临近既有城际铁路的相互影响进行了研究[D].南京大学硕士学位论文,2013,6[24]姬奎香.基于ABAQUS的基坑开挖对邻近管线变形影响的数值分析[D].天津城建大学硕士学位论文,2013,12[25]彭良泉,李盛青.新建堤防对既有桥桩影响的三维有限元分析[J].人民长江,2013,44(24):6~8[26]姜谙男,塔拉,李鹏.邻近桥桩地铁车站施工数值模拟及敏感性分析[J].岩土工程学报,2013,35(2):1151~1154[27]周湘,张子新.高架桥下深基坑工程最优开挖次序研究[J].地下空间与工程学报,2013,9(1):1664~1671[28]王世清,林森斌.某深基坑工程邻近桥梁桩基施工影响分析[J].石家庄铁道大学学报,2013,26:94~104[29]彭放枚,凌同华,张胜,李品钰.邻近桥桩隧道施工监控量测方案优化[J].中外公路,2013,33(2):202~206[30]王木群.基坑开挖对临近桥桩的影响及基坑稳定性分析[J].中外公路,2014,24(3):197~200[31]张雅宁,杨春山,刘锦伟,何娜.基坑开挖对既有桥梁桩基的数值分析[J].广东工业大学学报,2014,31(1):107~11765 参考文献[32]张俭.新建道路下穿运营高速铁路桥梁的设计方案[J].中外公路,2014,34(2):185~188[33]杨银庆,孟繁增,冯利波.拟建铁路桥梁施工对并行既有高速铁路桥梁变形相应仿真分析[J].高速铁路技术,2014,5(1):26~31[34]丁勇春,王建华.深基坑施工对高架基础的变形影响及控制研究[J].土木工程学报,2012,45(7):155~161[35]李龙剑,杨宏伟,李政林,蔡永昌.基坑开挖对邻近桥梁桩基的影响分析[J].地下空间与工程学报,2011,7(2):1697~1701[36]中华人民共和国交通运输部.JTGC20‐2011公路工程地质勘察规范[S].北京:人民交通出版社,2011.[37]国家质量技术监督局.GB18306‐2001中国地震动参数区划图[S].北京:中国标准出版社,2001.[38]中华人民共和国住房和城乡建设部和中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50011‐2010建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.[39]中华人民共和国交通运输部.JTGB02‐01‐008公路桥梁抗震设计细则[S].北京:人民交通出版社,2008.[40]隗建波.地铁车站明挖基坑围护结构稳定性研究[D].西南交通大学硕士学位论文,2010,4[41]GoodmanRFTayorRL,BrekkeTL.Amodelforthemechanicsofjointedrock[J].JournalSoilMechFoundDivASCE,1968,94(SM3):637——660.[42]DesaiCSZamanMM.Thin‐layerelementforinterfacesandjoints[J].InternationalJournalfouNumericalAndAnalyticalMethposinGeomechanics,1984,8:19——43.[43]张权.深圳某桩锚支护结构位移有限元分析[D].南华大学硕士学位论文,2013,5[44]王仁杰.某桩锚支护深基坑三维有限元模拟及性状分析[D].南华大学硕士学位论文,2013,5[45]唐立刚.桩锚支护结构及基坑周围变形分析[D].河北工程大学硕士学位论文,2013,5[46]李芬祥.深基坑桩锚支护的数值模拟分析[D].安徽工业大学硕士学位论文,2013,5[47]舒计城.深基坑桩锚支护变形与内力实测研究[D].山东建筑大学硕士学位论文,2013,4[48]吕洋.深基坑桩锚支护体系数值模拟及实例分析[D].贵州大学硕士学位论文,2009,466 河南工业大学硕士学位论文[49]贾力涛.桩锚支护结构的设计计算及变形分析[D].河北农业大学硕士学位论文,2011,4[50]曹冬.基坑桩锚支护结构的数值分析[D].武汉科技大学硕士学位论文,2009,5[51]刘淑清.基坑桩锚支护结构有限元分析[D].太原理工大学硕士学位论文,2009,4[52]夏晋华.深基坑桩锚支护体系位移分析[D].兰州理工大学硕士学位论文,2009,4[53]李轶.桩——锚支护结构在深基坑工程中的应用研究[D].广西大学硕士学位论文,2008,6[54]王海涛.深基坑开挖有限元模拟及实测数据分析研究[D].天津大学硕士学位论文,2008,5[55]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ94‐2008建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.[56]中华人民共和国交通部.JTGD63‐2007公路桥涵地基与基础设计规范[S].北京:人民交通出版社,2007.67 致谢致谢本文是在导师杜明芳教授的悉心指导下完成的。在三年的研究生生涯中,无论在学习上还是生活上都倾注了导师大量的心血。杜老师渊博的知识、敏锐的洞察力为我的论文写作指明了方向。严谨的治学态度、勤勉的工作作风使我在学习和科学研究中受益匪浅,杜老师为我在学习、工作和做人上树立了榜样。深深地感谢杜老师在学习、生活和工作上对我的无私帮助!感谢土木建筑学院王录民教授、王振清教授、肖昭然教授、饶为国教授、原方教授、梁醒培教授、陈桂香教授、师旭超教授、李兴照教授、曾长女教授、冯勇教授、丁永刚教授等在理论学习和论文上的精心指导和帮助。感谢师兄李晓文、刘志刚、杜伟鹏、管飞、尹正贵、朱辉等,感谢王浩、张彪、李帅兵、王清山、杨亚中、应本林、刘浩然、庞玉玲、徐捷等人对我的鼓励和无私帮助,正是他们的帮助和支持,才使我克服学术上的困难,顺利完成论文。深深地感谢我的家人给予我学习上的鼓励和生活上的帮助,他们的关心和支持是我前进的巨大动力,并激励着我不断的进步。最后,感谢评阅硕士学位论文和出席论文答辩会的各位专家和学者,您的指导对本文内容的改进和完善大为有利,并对我今后的学习和工作具有重要的指导作用。易领兵2015年5月68 河南工业大学硕士学位论文个人简历个人信息:易领兵,男,1988年3月19日出生,河南信阳人。教育经历:2007.09——2011.06河南工业大学土木建筑学院获工学学士学位。2012.09——2015.05河南工业大学土木建筑学院攻读硕士学位。工作经历:2011.06——2012.09中国电建集团山东电建一公司等单位实习经历:2014.09——至今郑州市轨道交通设计研究院有限公司实习,参与郑州地铁5号线地铁车站施工图结构设计。科研成果:(1)杜明芳,易领兵等.桩锚支护在深路堑边坡支护中的设计及应用[J].河南科学,2014,32(9):88~93.(2)易领兵,陈小龙等.微型桩复合土钉墙在深路堑边坡支护中的设计及应用[J].河南科学,2014,32(10):77~82.(3)杨亚中,易领兵等.工程中张量概念的思考[J].河南科技,2014,33(10):57~58.(4)易领兵,杜明芳等.有限元模拟桩锚支护对邻近高架桥的影响[J].河南科学,2014,,32(11):1001-1004.(5)杜明芳,易领兵等.有限元模拟桩锚支护对邻近地铁的影响[J].河南科学,(已收录).(6)参与鉴定《隧道穿越支护工程微型桩复合土钉墙体系的应用研究》。2014年5月获得河南省教育厅科技进步一等奖.(7)参与鉴定《黄河滩地特殊路基关键技术应用研究》。2014年7月获得郑州市科学技术进步二等奖.69