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摘要
隧道施工不可避免地会对邻近桩基产生影响，对既有桩基响应进行分析时大多将桩顶和桩端假定为自由或固定边界，这与桩基实际约束条件不符。为反映桩基两端的实际约束状态，并考虑桩基剪切效应，将桩基简化为Vlasov地基中具有广义弹性约束的Timoshenko梁，建立隧道-土体-桩基简化计算模型。基于弹性地基梁理论，采用两阶段法推导邻近隧道施工时任意边界约束条件下桩身横向附加变形和内力的解析解。通过本文解析解与边界元和有限元数值解进行对比，验证解析模型的可靠性。最后，给出桩基两端实际约束的简化计算方法，并进一步分析桩顶及桩端约束条件对桩基横向变形和内力的影响规律。研究结果表明：桩顶转动弹簧刚度Kθ0对桩顶横向变形的影响较小；当1×104<Kt0<1×106 kN/m时，桩顶横向变形随桩顶水平弹簧刚度Kt0的变化最显著；当Kt0<1×103 kN/m且Kθ0<1×103 kN·m/rad时，桩顶近似为自由端；当Kt0>1×107 kN/m且Kθ0>1×107 kN·m/rad时，可按桩顶固定简化计算；当桩端水平弹簧刚度Ktn<1×103 kN/m时，可按桩端自由简化计算；当Ktn>1×108 kN/m时，可按桩端固定简化计算。采用本文方法可较准确地预测隧道施工影响下邻近桩基的响应特性，对于现场施工具有重要指导意义。
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单位中南大学; 土木工程学院
