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基于Kerr地基模型的覆土荷载引起既有装配式地铁车站沉降分析

装配式地铁车站；纵向等效连续化模型；地基沉降；剪切效应；纵向变形

覆土回填是装配式地铁车站主体施工完成的标志，具有显著时变性。分步覆土回填会引起装配式结构纵向不均匀沉降，进而导致环缝张开、错台、渗水漏水等灾害，严重影响装配式衬砌结构正常服役，因此开展覆土荷载引起既有装配式地铁车站沉降分析具有重要现实意义。基于纵向等效连续梁理论对Kerr地基上Timoshenko梁模型进行了优化，建立了可考虑地基自身沉降和土体剪切作用的装配式地铁车站纵向变形计算模型，并与现场实测结果进行了对比验证。研究表明：与Euler–Bernoulli梁、Timoshenko-Pasternak梁理论计算结果比较，所提理论方法在保证计算精度的同时，揭示了地基沉降引起的装配式结构纵向变形特征。所提方法有效揭示了监测环竖向沉降变化趋势，预测的纵向沉降值与实测值吻合良好，误差值仅为0.3%。进一步分析发现：在覆土荷载和地基沉降综合因素影响下，装配式结构原有平衡状态遭到破坏，装配式结构发生屈曲并形成新的稳定结构，该现象可应用于解释装配式衬砌中环段与接头变形不连续现象。