[发明专利]一种建筑结构施工引起下卧隧道横截面变形的计算方法

说明书

本发明公开了一种建筑结构施工引起下卧隧道横截面变形的计算方法，包括计算由于建筑结构施工引起下卧隧道位置处的附加荷载；计算隧道横截面在附加荷载下的变形。本发明的有益效果是：大幅度提高建筑结构施工方案评估的效率，缩短计算时间，减少人工投入，为建筑结构施工方案的比选提供了快捷合理的参考。

技术领域

本发明涉及一种适用于建筑结构施工引起下卧隧道横截面变形的计算方法，具体为一种建筑结构施工引起下卧隧道横截面变形的计算方法，属于隧道工程技术领域。

背景技术

由于城市空间的利用越来越紧凑，出现了大量沿地铁线路和围绕地铁车站紧密建设的建筑工程。随着城市建筑高度的逐渐增加，建筑物加载对下卧隧道的影响也随之增加，因此不可避免地会对周围正在运营的地铁造成影响，严重时会导致地铁降速甚至停运。

目前，国内外针对建筑物工程引起周围隧道变形的研究较少，大多集中在基坑开挖引起周围隧道的影响上。有一些学者通过数值计算方法，预测了由于基坑开挖所引起的周围土体和隧道衬砌的位移和应力改变，并且探讨了建筑结构不同荷载大小和不同位置的影响。但是数值计算方法有一些明显的缺陷，主要是需要耗费大量精力和时间进行建模和计算，还需要考虑合适的本构关系等因素，并且基本上均集中在基坑开挖引起隧道纵向变形的研究上。解析计算方法则更为快捷，除第一次稍费时间外(但仍比数值模拟快捷)，其他条件变化时，仅需简单调整相应的参数，数分钟即可得到结果。目前，对于隧道横截面变形的计算方法常用的惯用法，仅能考虑天然荷载条件，而无法考虑附加荷载条件下的计算。尚未见针对建筑结构引起下卧隧道横截面变形的解析计算方法研究。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述克服了数值计算方法需要耗费大量精力和时间进行建模和计算，而仍缺少建筑结构施工引起下卧隧道横截面变形的解析计算方法的现状的问题而提供一种建筑结构施工引起下卧隧道横截面变形的计算方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种建筑结构施工引起下卧隧道横截面变形的计算方法，包括以下步骤：

步骤一、计算由于建筑结构施工引起下卧隧道位置处的附加荷载；

步骤二、计算隧道横截面在附加荷载下的变形。

作为本发明进一步的方案：所述步骤一中，首先计算由于建筑结构施工引起下卧隧道轴线位置处的竖向附加应力σ_V和水平附加应力σ_H：

其中，γ为土体重度，H为基坑开挖深度，μ为土体泊松比，A为垂直于隧道轴线的基础边长度，B为平行于隧道轴线的基础边长度，z为隧道任一点的z轴坐标，x为隧道任一点的x轴坐标，ΔP为建筑结构施工荷载，ΔPdεdτ为ΔP在基础位置任一点处的微分，ε为基础底部任一点处的x 轴坐标，τ为基础底部任一点处的y轴坐标。R_1D和R_2D分别为：

建筑结构施工引起下卧隧道位置处的附加荷载可根据上述附加应力来表达，计算横截面时，横截面上任一点的附加应力组合形成的分布荷载即为附加荷载。

由于基坑开挖前后隧道外部荷载均平衡，则其附加荷载也平衡，因此，可计算隧道横截面水平和竖向轴线上的附加荷载，即分别为竖向附加荷载以及水平附加荷载，并施加在隧道结构上。

其中，建筑结构施工引起下卧隧道位置处的附加荷载为水平均布荷载ΔP_h和竖向倒三角形荷载ΔP_v。

作为本发明进一步的方案：所述步骤二中，隧道横截面任一点的竖向变形的计算方法为：