地铁盾构施工对地表铁路无砟轨道结构变形的影响研究

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近些年来,我国的高速铁路网络日益趋于完善,其中无砟轨道得到大量应用,与此同时我国的城市轨道交通建设建设也进行的如火如荼,当二者出现交集时,就会产生地铁盾构隧道下穿地表铁路时上部无砟轨道结构变形控制的问题。因此这里综合运用文献调研、数值模拟及理论分析等技术手段,开展地铁盾构施工对地表铁路无砟轨道结构变形的影响研究,得到了如下结论:(1)盾构开挖时会同时对后方土体、开挖处土体及前方土体同时产生位移沉降影响,将这三个区域依次划分为Ⅰ区、Ⅱ区以及Ⅲ区。Ⅰ区、Ⅱ区以及Ⅲ区存在的支护作用依次为衬砌层、盾构机护盾以及下方天然未开挖土体,支护强弱由强到弱排序为:Ⅱ区>Ⅲ区>Ⅰ区。单次开挖各区域土体产生的沉降大小排序应为Ⅰ区>Ⅲ区>Ⅱ区。(2)上部无砟轨道结构与下部路基之间主要依靠轨道的结构的自重保持二者之间的竖向连接。在发生盾构扰动时,下部路基形成沉降槽,上部轨道结构在自重作用下发生变形。当沉降槽较小,轨道结构发生一部分挠曲变形(变形量约等于沉降槽深度)之后与路基接触,之后二者一起协同变形。当沉降槽较大时,轨道结构发生完全的挠曲变形,轨道结构下方产生脱空区。(3)脱空条件下轨道结构受力计算模型可简化为受均布荷载两端固定的梁模型,并采用材料力学解答作为其变形计算公式。非脱空条件下轨道结构变形由两部分组成,一部分为轨道结构的挠曲变形,这部分变形可采用Peck修正公式近似计算;另一部分为轨道结构与路基的协同变形,此部分的变形可将轨道结构受力模型简化为受均布荷载两端固定的弹性地基短梁,并采用龙驭球解作为其协同变形部分的计算公式。
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