【摘 要】
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随着城市轨道交通的发展,经常会涉及桥下开挖的情况。在桥墩周边开挖时产生的土体卸荷会引起桥墩周围周土体位移以及应力等发生改变,从而影响桥梁的承载能力和稳定性。但目前针对桥下桥墩周边土体开挖对铁路桥梁工作性态影响的研究还不充分。因此,本文依托玉溪大河下段黑臭水体治理及海绵工程下穿昆玉铁路与昆玉河铁路工程,采用现场调研、理论分析、现场检测、现场实验和数值计算为主要研究方法,研究以下内容:1.用解析法与有
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随着城市轨道交通的发展,经常会涉及桥下开挖的情况。在桥墩周边开挖时产生的土体卸荷会引起桥墩周围周土体位移以及应力等发生改变,从而影响桥梁的承载能力和稳定性。但目前针对桥下桥墩周边土体开挖对铁路桥梁工作性态影响的研究还不充分。因此,本文依托玉溪大河下段黑臭水体治理及海绵工程下穿昆玉铁路与昆玉河铁路工程,采用现场调研、理论分析、现场检测、现场实验和数值计算为主要研究方法,研究以下内容:1.用解析法与有限元法对比分析桩土相互作用下单桥墩周围土受开挖影响的位移变化。发现开挖面距桥墩距离为零米时桥墩周围土的竖向位移最大,最大竖向位移为2.31mm。位移值随着距离的增大而减小,在距离为6米以上变形为零。此外通过对比还可以发现,两阶段法在计算沉降时存在误差。误差的来源于计算过程中的保守简化。2.用MIDAS GTS建立有限元模型,通过施工工序模块来反映桥下开挖施工过程与既有铁路桥梁之间的相互影响。研究开挖引起的部分墩、台裸露、不同拓宽长度、不同开挖深度以及不同河道位置及开挖方式的影响。发现原本埋于土内的部分墩、台,开挖裸露后,不会产生额外的位移,产生的位移来自于土卸荷后的作用;拓宽宽度在10米～20米时,位移变化最明显。在扩宽值为80米时基本保持稳定;随着开挖深度的加深,桥的竖向位移也随之增加,在开挖深度小于3米时,桥竖向位移极值变化呈线性增长,在大于3米时极值下降;应力随着开挖深度的增加一直呈线性变化。3.对比分析开挖前后列车动力载荷作用下对桥梁影响。发现在列车动力载荷作用期间,桥梁最大竖向位移变化曲线相近。而顺桥向水平位移和横桥向水平位移均产生明显的增加。第三跨的跨中位置,施工前顺桥向水平位移为0.0017mm,施工后为0.0051mm。桥梁最大横桥向水平位移施工前为0.025mm,施工后为0.038mm。桥梁应力的最大值为0.027MPa,满足规范的要求。通过研究发现,在列车动力载荷作用下开挖对桩的影响远小于对桥梁上部结构的影响。4.对比分析开挖前后地震动力载荷作用对桥梁的影响。发现桥梁相对竖向位移与桥梁产生的顺桥向相对水平位移均产生一定程度的减小。其中第六跨变化最明显,第六跨跨中处,开挖前位移为4.05mm,开挖后为2.71mm。从变化程度上看,相对水平位移变化的更加明显,极值从开挖前的90.72mm开挖后下降至79.06mm。从变化率上看竖向相对位移的变化率更大。桩的顺桥向相对水平位移变化很小,横桥向相对水平位移变化相对较大。此外,从应力对比分析发现相对于桥梁上部结构而言,桩的应力变化更加明显,施工前为2.296MPa,施工后为3.416MPa。
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