桩基下地铁隧道管片衬砌分析

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内容简介

　　随着盾构施工越来越多地应用于城市地下工程，盾构近距离穿越建（构）筑物的现象明显增多。某地铁二号线区间隧道工程就通过大量的建筑物，这些建筑物一般为6～7层，基础以端承桩为主，其中桩底距离隧道顶的最小距离为1.015m，且位于隧道的正上方。对于这种情况的管片结构设计，国内还未见到类似的工程实例和研究报道，本文将以上述工程为背景对这一问题进行一些初步探讨，以供工程技术人员参考。　　管片的常规设计通常采用荷载结构模型来进行分析计算，在进行桩基下管片结构分析计算时，主要需要解决两个问题：一是确定桩基荷载的传递而在管片结构上产生的附加荷载的大小；二是选择适宜的管片结构计算模型。本文主要对这两方面的问题进行讨论。　　　　2、桩基荷载的传递　　在竖向荷载的作用下，桩上部受到压缩而产生相对于土的向下位移，与此同时，桩侧表面受到向上的摩阻力。桩身荷载通过发挥出来的摩阻力而传递到桩周土层并向周围扩散，致使桩身荷载和桩身压缩变形随深度递减。在桩土相对位移等于零处，摩阻力为零。随荷载增加，桩身压缩量和位移增大，桩下部的摩阻力也随之调动起来，桩底土层也因受到压缩而产生桩端阻力，并把桩基荷载向周围扩散传递。桩端土层的压缩加大了桩土相对位移，从而使桩身摩阻力进一步发挥出来，当桩身摩阻力全部发挥而达到极限后，如继续施加荷载，其荷载增量将全部由桩端承担，直至达到极限值。　　由桩基荷载的传递规律可以看出，桩基荷载一般由桩侧摩阻力和桩端阻力共同承担，桩侧摩阻力先于桩端阻力发挥，其中桩端阻力直接传递至桩端持力层，桩侧阻力以剪应力的形式传递给桩周土体并最终扩散分布于桩端持力层。　　人们虽然对桩基进行了大量研究，取得了大量的成果，但是要准确估计桩基荷载在周围土体中的传递，目前还缺乏好的办法。在实际工程中人们仍以经验法和弹性理论解为主来进行分析计算。本文主要对下面两种方法进行讨论：1）扩散角法及其与Boussinesq或Mindlin解的结合法；2）基于Mindlin解的方法。在本文的论中，暂不考虑隧道施工对桩和周围的影响。　　

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