兴宁段K1783顶进涵工后路基动力特征分析

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随着地下综合管廊和海绵城市战略等政策的推进,下穿既有铁路的顶进涵工程越来越多。顶进涵在工后受动载及其它影响因素的共同作用,不可避免地对顶进涵结构的稳定性造成影响。因此,有必要全面分析工后下穿铁路顶进涵及路基的动力特征,为下穿铁路顶进涵结构的优化设计,保障列车在工后的安全运营提供参考。本文以兴国至宁化段K1783+920箱涵下穿京九线工程为依托,通过现场调研、理论计算、数值模拟和风险评价等方法研究其工后动力特征。建立此工程的三维模型,分析顶进涵在列车类型、列车速度、交叉角度、顶进涵埋深、涵底不均匀沉降等不同工况下的动力响应,探讨动载下顶进涵在不同优化措施下的效果。基于粒子群法的BP神经网络模型,提出了预测涵底不均匀沉降的简便计算方法,构建了一种基于博弈论组合赋权法的顶进涵风险评价模型,可为其工后优化设计、风险评价提供参考。主要工作如下:(1)收集现场依托工程的地质条件、施工工艺等情况,通过两段分析法计算得到顶进涵结构变形沿其纵向呈非线性分布。将同工况下理论计算值、数值模拟结果与实测顶进涵变形值对比,验证了两段分析法及数值模型的准确性。(2)在已验证的数值模型基础上,分析了顶进涵在不同工况下的动力响应。随着列车轴重、速度的增加,顶进涵、路基的动力响应随之增加;随着埋深、相交角度的增大,顶进涵各特征值整体呈减小趋势;当涵底不均匀沉降值大于1cm时,涵底最大应力值大于容许应力值,应采取注浆等加固措施。(3)通过数值模拟探讨动载下在不同措施下对顶进涵的优化效果,得到涵顶铺设EPS板的最佳铺设厚度范围为10cm~20cm、最佳密度为12kg/m~3、最佳弹性模量范围1.38MPa~5MPa;涵底注浆加固后,不均匀沉降1cm时的最大弯矩及最大轴力分别减小了71.7%、42.5%。(4)基于粒子群法的BP神经网络模型,建立了动载下涵底不均匀沉降值与埋深、土体弹性模量、列车速度、交叉角度四种因素预测模型,结果表明与实际结果的平均误差为2.76%,为预测涵底不均匀沉降值提供一种简便方法。(5)针对单一风险方法评价动载下顶进涵风险的局限性,提出一种基于博弈论组合赋权法的风险评价模型。利用此模型对依托下穿工程开展风险分析,初步证明了该方法可行性。
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