盖挖逆作法施工过程中支撑柱的有限元分析及工程应用实践

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盖挖逆作法由于施工理论及施工工艺的滞后性和特殊性,目前还缺乏一整套完善的设计和施工理论。本文以湘潭市河西商务区地下人防平战结合工程为工程背景,对其施工过程进行了一整套施工工法的总结和关键节点施工技术的研究,探讨了地下人防工程采用盖挖逆作法进行施工时的施工工艺、施工技术、施工关键节点处理等相关问题。同时,结合湘潭地区的地质条件,在顶板上方土体覆盖及恢复路面交通后,采用有限元软件对施工过程中顶板下部土体与支撑结构的相互作用进行数值模拟,并与实际监测数据进行了参照,得出如下结论:  1.土方逐步开挖并将荷载转移至支撑柱的过程中,土体整体竖向位移较大的区域是顶板下方边跨与土方接触的区域;而支撑柱主体与柱帽接头处整体位移最小。  2.土方开挖卸荷过程中,各柱所承担荷载并不是均匀分布的,而是略有偏差,其最大应力值一般出现于立柱与最下面土体的方形台阶处,即支撑柱柱体下部与柱帽接头处。土方的不对称开挖易造成某一工况下接近不对称开挖区域的个别支撑柱应力应变易发生突变现象。  3.土方逐步开挖过程中,支撑柱的应力和应变伴随着土方开挖而逐步增大,且未开挖处土方的应力和应变也同步增大,整体竖向位移同步增大的趋势远大于水平位移同步增大的趋势。  4.与传统逆作法施工过程中土方开挖后支撑柱的先抬升后沉降不同,盖挖逆作法的支撑柱伴随着土方不断开挖卸荷后,其变形一直以沉降为主。偶尔会出现抬升,但抬升不明显,且中间支撑柱的最终沉降值小于边柱的最终沉降值。后期整体沉降逐步趋于稳定。  5.支撑柱总体趋势上的沉降实测值比模拟值平均超过1mm左右,之所以出现偏差,其较大原因是顶板上方所承担的实际竖向荷载中包含了路面上方的动荷载和其他荷载,而在模型中并未考虑,从而导致偏差,但其总体趋势一致,都呈现沉降逐渐增大的趋势。
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