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王艳 等 隧道施工对上覆砖混结构建筑物影响 1 3 9 D OI 1 0 ． 1 3 9 0 5 ／ j ． c n k i ． d w j z ． 2 0 1 5 ． 1 0 ． 0 5 3 隧道施工对上覆砖混结构建筑物影响 王艳 ， 季璇 ， 刘娟 ， 靳晓光 1 ．江苏建筑职业技术学院 ， 江苏徐州2 2 1 0 0 0； 2 ．南京城镇建筑设计咨询有限公 司， 南京2 1 0 0 0 0； 3 ．重庆 大学土木工程学院 。 重庆4 0 0 0 4 4； 4 ．山地城镇建设 与新技术教育部重点实验室 ， 重庆4 0 0 0 4 4 【 摘要】 重庆市同茂隧道下穿重庆两路老城区， 上覆建筑物结构类型多， 修建年代差别大。其中， 砖混结 构建筑物由于其修建年代久远， 维护较差 ， 受隧道施工影响最大。本文以砖混结构建筑物为研究对象， 建立三维 有限元模型， 通过隧道施工过程对建筑物影响的有限元分析， 研究砖混结构的内力和变形特征， 揭示砖混结构的 内力和变形随施工过程的变化规律。为类似工程隧道施工对上覆砖混结构建筑物的影响研究提供借鉴和指导。 【 关键词】 隧道施工 ； 数值模拟 ； 砖混结构； 结构内力 ． 【 中图分类号】 T U 9 2 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 I 一 6 8 6 4 2 0 1 5 l 0 0 1 3 9 一 o 4 砖混结构采用墙体承重 主要材料为砖砌体和砂 浆， 易于取材 ， 且施工方便、 造价低 ， 故7层以下的多层 建筑物大多采用此结构形式。近些年来 山地城市岩 石隧道发展突飞猛进， 但隧道施工所引起 的上覆建筑 物 以及周 围临近建 筑结构 的损坏 及影 响也越 发 明显 ， 故开展隧道施工对上覆建筑物的影响研究非常迫切 且意义重大 。 Mr o u e h H等⋯采用有限元软件进行数值模拟， 对 软土隧道与地 面建筑物的相互作用进行了研究。研 究表明， 是否考虑上覆建筑物及周围建筑结构 的存在 对隧道开挖引起的应力值有很大的影响， 不计建筑物 的 自重会降低隧道开挖引起的应力。芮勇勤等 借 助于岩石破裂 与失稳过 程分析 R F P A 2 D系统 以及 F L A C 2 D程序对广州地铁二号线隧道施工引起 的上覆 电化教育学院录音楼桩基变形与力学特性进行 了研 究。施成华 、 彭立敏等 以桐 油 山连 拱 隧道工 程为依 托 ， 采 用 随机介 质理 论 ， 对开 挖引 起 的地表 移 动与变 形进行了分析 ， 推导了计算简化的具体公式。韩煊 、 李宁等 通过机理研究和实测数据的分析， 进行了地 表变形影响下在建建筑物的变形预测研究。罗文林 等 探讨了运用有限元模拟软件， 对北京某地铁隧道 近距离穿越某桩基工程进行 了数值分析， 对隧道开挖 施工而引起周围土体及桩基的变形特点进行了研究。 王涛等 分析了地表在隧道开挖和既有砌体结构共 同作用下的位移变化规律， 并研究了砌体结构变形及 损害程度。综上可见， 目前 国内外学者开展的研究主 要集中在隧道施工对地表及建筑物基础的影响方面 ， 而对建筑结构本身的变形、 应力研究很少。 1 工程概况 本文以同茂隧道工程为依托 ， 以砖混结构建筑物 [ 基金项目] 重庆市科技攻关项目 C S T C 2 0 1 1 A C 6 2 1 2 为研究对象， 建立三维有限元模 型， 运用大型有限元 软件 A N S Y S分析隧道施工对砖混结构建筑物的影响。 以隧道上覆砖混结构建筑物位于双洞隧道 中间为例 建立数值仿真模型， 主要分析隧道施工对上覆砖混结 构建筑物 内力和变形 的影 响 ， 故取 地 面以上结 构模 型 为 3 层砖混结构建筑物， 具体尺寸为 1 2 m3 0 m 9 m， 该结构为横墙承重， 层高 3 m， 正面纵墙上开有窗口， 窗 口距楼面 1 ． 5 m， 窗 口大小 为 1 ． 2 ml m ； 中 间两片 纵 墙上开有 门洞 ， 大小为 0 ． 9 m 2 ． 1 m ； 背面纵墙上 开有 门窗洞口， 门洞为 1 ． 8 m 2 ． 1 m， 窗洞为0 ． 6 ml m ； 两 侧面墙上开有 窗洞 ， 大小为 0 ． 6 m X 0 ． 9 m 。基础 形 式 采用桩基础 ， 桩径 l m， 桩 长 4 m， 桩底距 离隧道 拱顶 的 垂直距离为 8 m。本模型采用满堂承 台， 承台厚度为 1 m。下穿两条隧道净距为 1 5 m， 洞室宽度 1 5 m， 洞室高 度 l O m， 隧道埋深 1 2 m， 初期支护厚度为0 ． 2 m， 二次衬 砌厚度 为 0 ． 5 m， 建筑物 与隧道 的位置关 系如 图 1 所示 。 l 、 } L 一 L - - ． _ - ． J 1 5 m 1 5 m a 剖面图 b 平面图 图 1 建筑物与隧道位置关系示意图 2有限元 模型 的建立 1 模型的确定。模型由两部分组成 地面以 下为 1 3 5 m X 7 2 m 4 0 m的长方体 围岩区域， 模型向上