考虑地基性状时间变化的沉管隧道变形分析
2023-10-23王延宁周桓竹郑俊杰
王延宁,周桓竹,郑俊杰
(1.汕头大学 土木与环境工程系&广东省结构安全与监测工程技术中心,广东 汕头 515063;2.武汉大学 土木建筑工程学院,湖北 武汉 430072;3.中国矿业大学 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏 徐州 221000)
沉管隧道是一种通过将管节分段预制后浮运沉放至特定位置的现代隧道建造方式[1],具有工期短、整体性强和防水效果好等优势,因而得到广泛应用[2-3]。然而在用于近海软土地基时,由于软土地层沿管节纵向分布不一致[4],相邻节段易出现差异沉降[5-6]。因此,有必要开展不均匀地基条件下隧道管节沉降的研究。沉管隧道沉降计算涉及隧道与土的相互作用,简化为2个过程:首先计算地基沉降,WANG 等[7-8]采用多种理论方法和实验方法预测地基最终沉降,为计算提供了思路;然后通过地基梁相互作用,使用地基弹簧模拟地基压缩性[9],再用合适的梁模型模拟沉管管节。Winkler地基模型将地基简化为多个独立弹簧描述地基的变形压缩特性,在结构地基相互作用分析中得到广泛应用[10-11]。然而,Winkler 模型并未考虑土体间的剪力传递,后续研究中提出双参数地基模型,如Vlasov模型[12]等。而Kerr三参数地基模型[13]近年来得到广泛关注。以往常采用Euler 梁模型分析管节的受力变形过程,然而,由于隧道纵向地层差异,切向错动产生的剪切位移不可忽略[14]。Timoshenko 梁考虑这一变化,近年来被应用于隧道的分析计算[11,14-15]。简化为梁的管节刚度取值不同容易导致不同程度的接头变形[17-18],受接头接缝影响的隧道等效刚度[14]对于最终的理论计算会产生较大影响,导致不同程度的不均匀沉降。……
