历史建筑计算参数选择与隧道施工步骤分析

以4.3节中的历史建筑为例，历史建筑计算参数见4.3.1节，土体参数见4.3.2节。

盾构顶管施工参数选取如下：

在本节计算模型中，隧道轴线埋深取为13 m，外直径取为7.4 m，内直径取为6.8 m，掘进机机身长取为7.2 m，机壳厚度取为0.06 m，衬砌每环宽度取为1.2 m，厚度取为0.3 m，采用C50混凝土。隧道管片选用3D壳单元模拟，弹性模量取为21 000 MPa，泊松比取为0.3，厚度取为0.3 m，重度取为2 500 kg/m3。机壳采用2D板单元模拟，弹性模量取为250 000 MPa，泊松比取为0.2，重度取为7 800 kg/m3。灌浆压力取为50 kg/m3。

在本节的有限元计算中，作如下假定：

（1）忽略地下水的渗透作用，土体本身变形与时间无关；

（2）框架与基础，基础与土体采用变形协调计算的方法；

（3）隧道开挖前地面沉降为零，即不考虑建造建筑物引起的地面沉降。

采用“刚度迁移法”模拟隧道推进过程，掘进机每向前推进一步作相应变化：移除该开挖步处的土体单元，土体释放应力，在开挖面处施加支护力，激活机壳单元，在机壳外侧表面施加摩擦力；修改最后面一段原机壳单元属性，改为衬砌单元，激活中间衬砌单元，去掉机壳摩擦力，改为施加注浆压力。实际工程中每环衬砌宽1.2 m。机壳与土体之间的摩擦力和开挖面支护力均假定为均布力，正面附加推力和摩擦力分别取为200 kPa和4 500 kPa。具体施工步骤如表5-2所示，隧道开挖模拟主要工序如图5-1所示。

表5-2　隧道施工步骤(www.xing528.com)

（续表）

图5-1　隧道开挖模拟主要工序示意图

在本节的有限元计算中，模型的横向尺寸（垂直于隧道走向）取为100 m，竖向尺寸取为30 m，纵向尺寸（沿隧道走向）取为60 m。该模型共有48 352个单元，35 407个节点。有限元网格划分如图5-2所示。

图5-2　隧道-建筑数值分析模型网格图