并行双顶管下穿高速公路桥梁安全性影响研究*

邓小钊

(长沙拓正交通科技有限公司， 湖南 长沙 410008)

顶管施工可能导致桥梁桩基产生变形，变形大小主要取决于顶管开挖产生的地层损失及桩基和土体的相对刚度。顶管施工前，桥梁桩基在初始地应力场作用下处于平衡状态；顶管施工对土体产生扰动，引起土体变形移动并产生地层损失，桥梁桩基受到相应扰动而产生变形。并行2根顶管在桩基之间穿过时，顶管施工的力学响应更复杂。鉴于常规安全评价方法难以揭露这种情况下桥梁的安全状况，运用有限元法分析土体变形，将施工和其他复杂因素对周围土体的扰动当成一个力学问题，根据土体特性及特点选取合理的本构模型进行求解分析。该文以湖南岳阳市某污水处理厂配套管网工程并行双顶管下穿高速公路桥梁为例，采用有限元分析软件MIDAS/GTS NX对土体和桥梁结构变形进行分析与评价。

1 工程概况

岳阳市某污水处理厂配套管网工程穿越高速公路桥南二孔，采用人工顶管施工，总长140 m。管材采用D1 000 mm(P线)、D1 000 mm(W线)专用钢环套Ⅲ级砼高压管，管厚为100 mm，每节顶管长度为2 m，其中P线的中心线埋深为2.698～3.484 m，W线的中心线埋深为3.475～4.188 m。2根污水管错开施工，先施工P线，施工完毕再施工W线，施工由西往东进行。

2 模型建立

2.1 计算参数选取

采用MIDAS/GTS NX 有限元软件进行模拟计算，土体采用摩尔-库伦本构，顶管管体、桥梁结构均为砼，采用线弹性模型。材料参数依照工程地质资料选取(见表1)。

表1 土层与结构的物理力学参数

2.2 模型边界大小和网格划分

充分考虑边界效应，X、Y、Z方向计算尺寸分别取80、43.5、30 m，顶管的中心轴平行于X轴。……