地铁高架桥列车振动荷载对邻近构筑物受力变形的影响

摘要

为分析新建地铁高架桥运营期列车振动荷载对近接敏感构筑物的影响，基于长沙地铁1号线北延线高架桥上跨既有高速公路与干线铁路，针对两侧紧邻既有桥台桩基和框架桥，建立列车振动荷载下高架桥–地层–既有结构的动力耦合数值模型，分析地层与既有结构的不同深度动力响应随时间变化规律，以及列车运行速度、轴重、近接距离、地层加固模量、阻尼比分别对桥台桩基和框架桥的水平位移、速度和加速度的影响规律。结果表明：列车振动作用下，地表沉降值约为水平位移的40%，地层变形以水平位移为主。框架桥的变形、速度、加速度变化趋势与桩基类似，但其绝对值相对较小；不同深度的动力响应特征明显不同，桩顶和框架桥顶板受影响较大。既有构筑物的动力响应随速度的增加先减小后增大，且在低速区变化幅值较小，80 km/h为列车的最佳运行速度；动力响应随列车轴重的增大近似呈线性增大，轴重相对于速度对动力响应的影响明显。近接距离越小，框架桥的动力响应越大；新建桩基与框架桥水平距离小于桩径的4倍时，需采取加固措施；动力响应随加固区刚度增大而减小，地层模量达到300 MPa后，继续提高加固强度对降低响应的效果不明显。研究成果可为类似工程的建设与运营提供有益借鉴。

关键词

地铁高架桥 / 近接构筑物 / 列车动荷载 / 动力响应 / 数值模拟 / 影响规律

基金资助

国家自然科学基金项目（52078500）; 湖南省住房和城乡建设厅科学技术计划项目（KY202108）