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地铁盾构下穿高架对桥桩影响的数值分析
摘要：
在城市建设中，地铁交通的发展是举足轻重的一环。然而，地铁盾构施工的过程中会对周围建筑物产生一定的影响，其中包括对高架桥桩的影响。本论文以一个实际工程案例为研究对象，使用数值模拟方法对盾构施工过程中机械震动和土体变形对场地内高架桥桩的影响进行了数值分析。结果表明，盾构施工会对高架桥桩产生一定的影响，但是该影响范围在可接受的范围之内，且采取一些合理的防护措施可以减小对高架桥桩的影响。
关键词：地铁盾构；高架桥桩；数值模拟；机械震动；土体变形；影响
引言：
随着城市建设的不断发展，地铁交通已经成为城市交通中重要的一部分。地铁隧道的施工方式主要有盾构法和开挖法两种。盾构法由于其施工速度快、施工质量高等诸多优点，已经成为地铁隧道施工中最常用的方法之一。但是，盾构隧道施工过程中会对周围的建筑物产生一定的影响，例如机械震动、土体变形等。其中，对于地铁盾构下穿高架对桥桩的影响被广泛关注。
因此，本论文以一个实际工程案例为研究对象，利用数值模拟方法对地铁盾构下穿高架对桥桩影响进行数值分析，旨在对盾构施工过程中对高架桥桩的影响进行深入探究。
理论分析：
地铁盾构施工下穿高架桥桩时，其产生的机械震动和土体变形都会对高架桥桩产生影响。机械震动主要是由于盾构推进机、钻头等设备的运转所产生的振动，震动的频率和振幅会对桥墩的影响产生一定的影响。土体变形则主要由于盾构机在推进时对周围土体的挤压和支撑力的影响，导致周围土体发生一定的变形，从而对桥桩产生影响。
数值模拟：
在本论文中，采用有限元软件ANSYS进行了数值模拟。模拟过程中，先建立了三维模型，包括地铁隧道、高架桥桩、周围土体等。然后，在该模型上建立动力学模型，在模型中加入盾构机和钻头等设备产生的激振力，并将其作为模型激励。同时，将土体材料定义为非线性材料，并加入弹性模量、剪切模量、泊松比等参数，以模拟土体变形的影响。
通过数值模拟，我们得到了盾构机在不同推进速度、钻头直径下对周围土体产生的变形和高架桥桩的位移情况。结果表明，在盾构施工过程中，土体的挤压力和支撑力会造成地面沉降和高架桥桩的沉降和倾斜。但是，经过对比分析，我们发现高架桥桩的沉降和倾斜程度都在可接受的范围之内，且通过采取一些防护措施，如在高架桥桩周围加固杆、加装衬板等，可以减小对高架桥桩的影响。
结论：
本论文应用数值模拟方法对地铁盾构下穿高架桥桩对桥桩的影响进行了研究，结果表明盾构施工会对高架桥桩产生一定的影响，但是该影响范围在可接受的范围之内，且采取一些合理的防护措施可以减小对高架桥桩的影响。本论文的研究成果对于规划和建设城市地铁隧道有一定的参考价值。因此，我们认为应该在城市地铁建设中加大对盾构施工对周围建筑物产生的影响的研究，并加强监测和控制。