新建桥梁上跨既有隧道工程的设计与分析

摘要

完善的城市交通体系符合可持续发展战略，在城市土地有限的情况下，必然会开发利用既有隧道周围的土地和空间。在既有隧道周围新建桥梁或道路，隧道受力状态将发生变化，在附加应力作用下，隧道将产生二次变形，会对隧道的结构安全和正常运营造成影响。隧道事故一旦发生，其损失是巨大的。因此，通过数值模拟的方法来分析和评价新建工程对既有隧道的影响具有重要的工程意义。主要工作有以下几个方面：
　　（1）采用MIDAS/Civil有限元软件，根据工程实际情况建立新建桥梁模型，对桥梁全施工段进行数值模拟计算，包括桥梁抗弯计算、抗剪计算、以及裂缝宽度验算，桥梁各项参数均满足相关规范要求，桥梁结构安全。
　　（2）运用MIDAS/NX软件建立托架与隧道整体模型，对托架厚板进行分析，托架厚板的上表面混凝土最大拉应力值较小，拉应力区主要集中在板边缘；而下表面的最大拉应力较大，应在支座处设置暗梁确保支座安全；最大剪应力出现在支座连接处附近，但剪力值相对较小。
　　（3）采用MIDAS/NX有限元软件，建立三维数值模型模拟工程实际情况。就上部桥梁全施工段对隧道的影响进行了数值模拟和分析。对比新建桥梁施工前后计算结果，隧道结构轴力和弯矩的分布基本一致，但轴力值变化较大，弯矩值相对变化较小。新建桥梁施工过程中，隧道结构各部分安全系数均有大幅下降，但结构安全系数都大于规范值。既有隧道结构的承载能力虽有下降，但仍能满足承载能力和正常使用要求。