隧道下穿施工影响下浅埋桥基稳定性的尖点突变评价方法研究.pdfVIP

HIGHWAY No．6 公路2012年6月第6期 Jun．2012 文章编号：0451-0712(2012)06--0263—08 中国分类号：U443．11 文献标识码：A 隧道下穿施工影响下浅埋桥基稳定性的 尖点突变评价方法研究 谢瑾荣，周翠英，程 晔，尤帆帆，杜左雷 (中山大学工学院广州市510275) 摘 要：新建隧道下穿既有桥梁基础，特别是浅埋桥基时会对其产生不利影响，将尖点突变理论引入隧道下穿 施工影响下浅埋桥基的稳定性评价，根据浅埋桥基系统失稳特点确定尖点突变模型的控制变量和状态变量，由尖点 突变势函数推导出桥基结构的行为曲面方程．建立描述隧道下穿施工影响下浅埋桥基失稳的数学模型；然后根据该 模型将桥基稳定性状态分为稳定阶段、不稳定阶段和失稳破坏阶段，并将各阶段的划分界限严格量化，作为结构的失 稳判据；最后将此方法应用于某工程实例，分析结果和工程监测结果的对比表明该方法具有良好的分辨能力与准确 性，为开挖施工影响下的浅埋桥基稳定性评价提供r一条新的思路与方法。 关键词：尖点突变理论，浅埋桥基；稳定性}判据；研究 随着我国地铁建设的快速发展，新建地铁线不 实质上地下开挖引起地面构筑物基础变形是一 可避免地大量穿越既有桥梁，地铁施工扰动地层，产 个受多种因素影响而发展演化的非线性系统【8一]， 生的地层变形传递给既有桥基，改变其周围地层应 采用突变论等非线性动力学方法来评价其稳定性更 力状态，使桥梁产生不利变形，进而给其正常使用带 为合理。本文尝试将系统科学中的突变理论引入到 来安全隐患。而浅埋桥基因其基础埋深浅，持力层 浅埋桥基的稳定性评价中，通过揭示该系统的演化 易受扰动，隧道开挖施工给这类桥梁基础带来的风 规律与本质将桥基稳定性状态划量化区分，建立基 险更大。因此，如何评价地铁下穿施工过程中既有 于尖点突变理论的浅埋桥基稳定性评价方法。 桥梁浅埋基础的稳定性成为城市地铁建设的重要问 题之一。 l浅埋桥基稳定性影响因素的突变论分析 目前国内外对浅埋桥基稳定性评价多直接采用 浅埋桥基在邻近开挖工程及受桥墩上部荷载、 规范允许值作为标准，我国现行铁路桥涵设计规范 车辆荷载等多种因素影响下，地基累计沉降和差异 规定[1]：静定桥梁墩台容许累计沉降应小于80mm， 沉降增大。其中差异沉降引起浅埋桥基倾斜，桥梁 工程容许不均匀沉降应小于40mm，现行公路桥涵 上部荷载对浅埋桥基偏心距不断增大，周边土体出 设计规范规定o]，静定桥梁墩台容许累计沉降应小 现应力集中现象。如不采取措施加以控制，基础周 边土体塑性区不断发展形成滑动面，最终造成浅埋 于2．0、／Lcm，容许不均匀沉降应小于1．0扛cm， 然而工程实践中却发现一些隧道下穿桥基施工时， 桥基失稳破坏。根据土的极限状态平衡理论：土体 累计沉降并未达到规范规定的容许值，桥基就已出 中塑性区开展至临破坏状态时，滑动面上的位移和 现了沉降速率加大、沉降值不收敛等失稳特征[3-5]，破坏区的塑性应变将产生突变现象Elo．n]。基予以 如果此时仍机械套用规范，则会对桥基稳定性状态 上考虑，本文将突变理论引入到桥基稳定性分析中。 做出错误判断。也有研究人员在工程施工监测中提 尝试建立浅埋桥基的失稳判据。 出了沉降速率预警值¨J]，但其基本取决于工程技 对于浅埋桥梁基础，地基土的变形程度和结构 术人员的经验，主观性较强。