1、 本科毕业设计（论文）框架桥顶进下穿施工对既有地铁路基及轨道影响研究Research on the subgrade and track of an exsited subway influence caused by frame bridge construction学 院：专 业：学生姓名：学 号：指导教师：2毕业设计（论文） 版权使用授权书学士论文版权使用授权书本学士论文作者完全了解有关保留、使用学士论文的规定。特授权可以将学士论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论
2、文作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日71毕业设计（论文） 中文摘要中文摘要摘要：交通运输不断发展之时，框架桥被广泛使用在公路与铁路、公路与公路等立体交通工程中。因为框架桥可采取下穿既有线的方式交叉，故而可以保持现有线路交通。但是当框架桥顶进下穿施工，特别是框架桥跨径大而其上层覆土不厚时，其施工对既有线的影响较大，容易引起较大的路基和轨道变形。本文利用ANSYS有限元软件对某超大跨径框架桥顶进下穿工程进行数值模拟，预测了箱涵顶进时对既有地铁线路的变形影响，同时着重分析了顶进挖土进尺不同和施工场地土层不同情况下顶进施工将对既有地铁沉降的影响，并针对此提出了相应
3、施工建议。框架桥顶进施工技术现今仍有不足，有的地方有待于进一步发展和完善。本论文基于一定假设，用数值方法模拟和研究框架桥顶进的施工过程，总结并得出了一些结论，在分析方法和结果方面可以给类似工程地质条件和工程环境下框架桥的施工作一定参考：（1）大跨径箱涵顶进工程施工前应根据实际情况建立模型进行数值模拟以预测其对既有线路带来的变形影响；（2）挖土进尺不宜过大，以免带来更大的变形影响线路平顺性和安全性；（3）施工场地处土层类型对施工造成的变形影响极大，设计下穿时应充分考虑场地土层条件。关键词：框架桥；顶进；挖土进尺；土质；变形；数值模拟毕业设计（论文） 英文摘要ABSTRACTABSTRACT:Wi
4、th the development of communication and transport, Frame Bridge is widely applied in traffic engineering such as highway cross highway, highway cross railway, and others. Because roads can cross beneath existed lines by jacking construction, it is easier to keep the transport in existed railways. Bu
5、t when box culvert is jacking, especially when it is a super-large shallow-buried box culvert, more subsidence in existed railways may be caused by it.This paper makes a numerical simulation which is based on a super-large box culvert jacking construction and gets a prediction about the deformation
6、of the existed subway. Moreover, this paper also presents a comparison between different excavation footages and different soil conditions and shows some useful advice for construction.Frame bridge construction jacking technology should be improved more. This paper gets several useful results by the
7、 numerical simulation, and they could play a directive role in construction of box culverts under similar geologic conditions:(1) Before a super-large box culvert jacking construction, we should make a numerical simulation model which is based on the engineering condition in order to predict the imp
8、act on the existed subway;(2) For the comfort property and reliability of existed subways, the excavation footage should be short.(3) Soil layers beneath the construction site may influence the deformation hugely, so we need to fully consider these conditions.KEYWORDS：Frame Bridge; jacking; excavati
9、on footage; soil condition; deformation; numerical simulation毕业设计（论文） 目录目 录中文摘要IABSTRACTII目 录III1 引言51.1 研究背景及意义51.2 国内外研究现状61.2.1 国外研究现状61.2.2 国内研究现状71.2.3 顶进箱涵在工程中的应用101.3 本文主要研究内容102 框架桥顶进下穿既有线施工技术122.1 工程概况122.1.1 工程简介122.1.2 工程地质、水文地质情况152.2 顶进法施工简介182.2.1 箱涵顶进施工方法182.2.2 框架桥顶进施工要注意的问题192.3 框架桥
10、顶进下穿既有线施工技术212.3.1 铁路和城铁之间防护桩施工方案212.3.2 主体预制222.3.3 桥体顶进232.3.4 施工监测283 框架桥顶进下穿引起的既有结构的变形分析303.1 有限元模型的建立303.2 模拟阶段323.3 模拟结果分析363.3.1 既有地铁A线路基变形分析363.3.2 既有地铁A线轨道变形分析393.4 控制地表沉降对策403.5 小结414 不同施工参数对路基竖向变形的影响424.1 不同顶进挖土进尺的影响424.2 不同土质的影响504.3 小结535 结论与建议545.1 结论545.2 不足与建议545.2.1 不足545.2.2 建议55参考
11、文献56致 谢58声 明59附 录60毕业设计（论文） 正文1 引言1.1 研究背景及意义城市建设是我国现代化建设的重中之重，是现代化发展畅通无阻的载体，但如今而言，城市交通建设发展还远远不能城市经济发展的要求，由交通不畅带来的问题成为了其发展桎梏，故而解决这个问题是当前重点。而大量铁路与公路的平交道口即是导致交通不畅的一个重要原因，这种道口如同瓶颈般限制交通，造成了大量的堵车问题。另外列车提速后大幅度提高了行车密度，一边让原本日益严重的城市堵车问题更难解决，另一边也让道口的交通安全问题变的亟待解决。因此，当前提出了把公路与铁路的平交路口改为立交路口的任务举措，这是确保交通安全和改善城市交通状
12、况的一项繁重而又紧迫的任务。地下建筑物施工中顶进法是一种最基本的方法。不开挖地面或不中断地面交通是它的特点，用机械力量将事先在地面以下工作坑内将预制好的矩形箱体或圆形涵管顶入地层中（图1.1）。这种方法适用于不用爆破开挖的土质地层中，尤其是修建穿越铁路或街道的各种桥涵、地道和各种地下管道等。11.工作坑 2.后背 3.后背梁 4.千斤顶 5.底板 6.箱体或涵管图1-1顶入法示意这类方法的总称是顶进法，具体种类包括顶法（顶入法）、牵引法、对拉法和顶拉法等，如果顶进管道较长时则应分段制作，这时常用中继站的分段顶入法。按使用要求来说箱涵框架的横断面可以分为单孔、双孔和三孔等基本三种，视情况也能做成
13、四孔。根据施工现场设备能力，当用两孔或三孔框架断面时，一般将箱涵整体一次浇筑、一次顶进，这样不仅整体性好，而且还能加快施工进度。另外也可以对将两孔或三孔进行分别灌注，分别顶进。这时三孔可分别做成不同高度，这便于模板倒用，同时也能减少顶进阻力，还方便了线路加固。箱型框架利用整体承载，底板用量要比一般梁式体系材料更多。更适合在一般地域应用，例如在地下水位较低、地基较好处。可分别预制简支梁、框架和桥台，分别顶入。此种施工工法还有的优点就是能减少用料和挖土量，加快进度。由于框架结构壁较薄但内部配筋偏密，两者相比增加了箱体制作的难度。钢筋混凝土的施工质量是框架完型的重要保障。为了增加其抗裂性，箱涵最好使
14、用预应力钢筋混凝土结构。这样也能降低结构自重，便于使顶进，箱涵跨度越大越应使用。2-31.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状于既有线下顶进框架桥的方法发展于是在20世纪60年代前后。1957年初，德国的奥芬堡市的铁路线下顶进了一个宽2.5m、高2.4m的盒式钢筋混凝土框架人行通道。后来阿伊梅洛台茵车站下也顶进了一个箱涵地下通道，宽15.25m、高4.5m。先顶入桥台，然后把顶板顶进桥台之间的上方和线路下面，这样共同结合成一个框架式地下通道。1960年英国使用了先进的激光制导和机械挖掘技术，成功建造地下通道。URT工法（Under Railway Tunneling）是1976年日本国铁等单位开发的。这种工法强调使用钢护顶，之前顶入的钢管将保留作为永久支护结构，这样就能最大限度的减小框架桥顶方覆土厚度。施工时使用的是是梯形或椭圆形的钢管断面刚度较大的空心端面。钢管垂直线路纵向，水平顶进路基，同时又承担起支撑线路荷载的作用而支撑在主梁上。1977年PCR工法（Prestressed Conerete Roof）即预应力混凝土顶盖工法问世。施工时把预应力混凝土中空方型断面梁沿顶进方向水平地顶入铁路路基下面。这样就可以由梁来以承受线路荷载。这种施工方法常用下承式梁型和框架型结构。NNCB工法（Nippon
