地铁隧道施工对既有桥梁结构安全影响分析

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1、198管理施工城市道桥与防洪2013年8月第8期地铁隧道施工对既有桥梁结构安全影响分析王舜(上海市市政规划设计研究院。上海市200031)摘要：地铁隧道施工会对现有桥梁结构产生影响，为保证桥梁结构的安全，采用有限元程序，对桥梁下部基础的沉降控制进行了研究分析，提出沉降控制指标，为现场施工监测提供依据。关键词：地铁隧道；基础沉降；裂缝中图分类号：U455文献标识码：B文章编号：1009—7716(2013)08—0198—03新建地铁线路走向与桥梁纵向平行，车站区0引言域采用盖挖逆做法施工。城市地铁的大量修建必然受到城市既有建筑2分析思路环境的制约，导致许

2、多新建的地铁线路只能沿既有高架、立交桥路线延伸，交织穿行于桥梁的基础地铁施工势必对临近桥梁基础附近土体产生桩群之间，由此而对既有道路桥梁的安全性造成扰动，可能使桥梁出现一定程度的不均匀沉降。然的影响不容忽视。本文以上海地铁旁某既有桥梁而过大的差异沉降将使结构产生相应的附加应为例，研究基础沉降对桥梁结构的影响，为现场监力，一旦附加应力超过限值，将会引起桥梁损伤和控测量提供管理基准和依据，为类似工程的设计破坏，乃至危及桥梁的安全，因此，通过制定桥梁和施工积累经验。结构在地铁施工过程中的允许沉降，确保桥梁处于正常使用范围内。允许沉降的制定应遵循以下1工程概况原

3、则【】：该桥梁建成于1990年，为三跨钢筋混凝土简(1)沉降产生的附加应力不超出规范允许的正支梁桥，分为左右两幅。桥梁上部结构采用预制简常使用范围；支T梁，桥跨布置为3×15m=45111，单幅每跨横(2)沉降不明显降低桥梁的通行功能，包括桥向布置8片梁，梁间设有4613111现浇段。桥梁下部结面平顺、附属设施等；构基础为桩基承台结构，重力式桥台，桥墩采用钢(3)各桥墩沉降量控制建议值采用“累计沉降筋混凝土T形盖梁，单幅横向布置两个。支座为矩量”和“差异沉降量”两项指标双控。形板式橡胶支座，尺寸为30cmx20cm×4．2cm。对于简支结构，桥墩纵向差异

4、沉降不会引起T梁混凝土采用250号混凝土，设计荷载汽车一2O结构附加应力，由于T梁盖梁横向独立，在地铁施级，挂车一100。桥梁布置见图l、图2。工过程中，T型盖梁横向差异沉降会引起T梁主体结构的附加应力，若沉降过大，将会导致混凝土应力大于其抗拉强度并开裂。由于施工时不可能保证T型盖梁是均匀往下沉的，总会有偏心，因此分析时将这种效应分解成图1桥梁立面示意图(单位：cm)两种基本的工况，均匀沉降工况和单纯转动工况。然后按照最不利情况加以组合，得出允许沉降量和转动量。由于结构对称，本次以单幅为研究对象进行分析，T梁从左向右依次编号(见图2)。3沉降影响分析3．

5、1有限元分析模型图2桥梁横断面图(单位：cm)采用桥梁专用有限元分析软件MIDAS—Civil收稿日期12013—03—14建立T梁的数值分析模型，计算在正常使用状态作者简介：王舜(1984一)，男，山东菏泽人，工程师，从事道桥检测及设计工作。下各主要受力部位的裂缝开展情况，并通过施加2013年8月第8期城市道桥与防洪管理施工199强迫位移对差异沉降进行模拟，确定沉降后的结通过实体模型分析，应力主要集中在横隔板，构受力状态。模型参数见下：因此，选取T梁和横隔板最不利截面，I—I、Ⅱ一(1)T梁：250号混凝土，抗拉强度R1．90MPa。Ⅱ、Ⅲ一Ⅲ截面(见

6、图11、图2)，进行6个基本工况(2)自重：混凝土容重取25kN／m。，各构件均(见表1)的分析计算，以最不利截面进行控制。表按实际断面计取重量。中，位移向上为正，工况3一工况6是盖梁转动(3)温度荷载：计算取桥面板升温5℃。0．02。时，各梁支座产生的竖向位移。(4)混凝土收缩徐变：桥梁所处环境平均相对3．2计算结果湿度70％，构件平均龄期18a。有限元计算典型内力包络图如图4、图5所示。(5)荷载等级：车辆荷载汽车一2O级、挂车计算过程主要包括横桥向差异沉降lmm、盖一100级，人群荷载3．0kN／m。梁转动0．02o时控制截面(I—I、Ⅱ一Ⅱ、Ⅲ一

7、Ⅲ截由于桥梁结构为三跨等跨径，取边跨为例进面)裂缝宽度变化值，具体见表2。表中沉降前各控行计算分析，计算模型见图3。制位置裂缝宽度值为“恒载+收缩徐变+温度荷载+活载”组合下的最不利值【；沉降后晕各蓬控制位一置裂缝宽值为“恒载+收缩徐变+温度荷载+活载+差异沉降”组合下的最不利值；负号表示混凝土受压。单考虑沉降或转动，根据相应控制截面的裂图3简支T梁计算模型表11号墩横向差异沉降工况布置替翠翅匡墓豪图4T梁横向差异沉降1mm典型内力包络图图5T梁盖梁转动0．02。典型内力包络图表2横桥向差异沉降T梁控制截面裂缝宽度变化量(单位：mm)200管理施工城市道

8、桥与防洪2013年8月第8期缝宽度，计算允许的最大沉降位移或转角，得出差表6横向