盾构隧道管片接头在内爆炸作用下的动力反应

为了研究盾构隧道管片接头在内爆炸作用下的动力反应特点,基于显式动力分析软件LS-DYNA程序,以典型地铁区间盾构隧道为例,建立了考虑管片-管片、管片-螺栓及管片与周围土体界面接触效应的三维计算模型,研究了盾构隧道在内爆炸冲击荷载作用下的破坏机理,揭示了管片和连接螺栓的破坏特征。计算结果表明,提高连接螺栓强度和延性可改善盾构隧道的抗爆特性。     

盾构隧道的近接施工对已建隧道产生的影响

为了研究天津市软土地区新建盾构隧道近接施工对已建隧道产生的影响,以天津地铁某区间最小净距为0.98 m的双线盾构隧道开挖工程为背景,采用有限元软件刚度迁移法,分析了在土体局部加固的情况下新建隧道掘进过程对已建隧道周围土体位移及衬砌内力与变形的影响,并将地表变形计算结果与实测数据进行了对比分析.结果表明:在注浆加固条件下,已建隧道的位移及内力都有较大程度的降低,但在加固区与未加固区交界附近可产生一定的突变,在现场施工时该段范围应重点监控.     

箍筋间距对钢筋混凝土梁抗爆性能的影响分析

近年来,由于恐怖爆炸袭击和爆炸事故的频繁发生,使得钢筋混凝土结构抗爆性能的分析成为国内外众多学者和专家的研究重点．本文利用有限元动力分析软件LS—DYNA建立合理的钢筋混凝土梁模型,对钢筋混凝土粱在不同箍筋间距条件下的抗爆性能进行了数值模拟,并把软件计算结果进行对比分析,为钢筋混凝土结构的抗爆研究提供了理论依据．     

邻近深基坑地铁隧道过大位移及保护措施

以紧邻宁波地铁1号线某区间的深基坑为例,基坑开挖导致邻近左线隧道产生明显的位移和变形,局部位置甚至出现渗漏和开裂.结合现场资料和室内试验,获得硬化土模型参数,建立基坑和隧道共同作用的三维有限元模型,对比基坑开挖影响下隧道位移计算值与现场实测值,通过探究基坑围护结构、周围土体位移规律,分析并比较基坑分块开挖、被动区土体加固以及隔断墙等几种典型隧道保护措施的效果.分析结果表明,基坑分块开挖对隧道保护具有明显作用,而被动区土体加固和隔断墙对隧道保护效果较差.     

地铁车站-隧道连接段结构地震响应分析

为了研究地铁车站-隧道连接段结构的地震响应规律,为其抗震设计提供依据,根据天津地铁一号线的实际工程背景,对地铁车站-隧道连接段结构建立有限元模型,并进行弹塑性动力时程分析.着重从地下结构柱和侧墙的内力响应、位移响应,结构整体变形以及车站与隧道连接墙应力响应等方面考察地铁结构在多遇、偶遇和罕遇地震激励下的抗震性能.结果表明:在地震作用下,地铁车站的中柱顶、底端出现动拉压应力,侧墙与各层楼板连接处应力较为集中;车站-隧道连接墙体上的隧洞口周围出现很明显的应力集中现象;车站侧墙变形从底板沿高度增加,中柱由于受力复杂呈现"S"型破坏模式.在实际工程中应针对这些薄弱环节采取相应的加固措施,研究成果可为地下工程的抗震设计提供理论依据与参考.     

竖向地震动对软土地铁隧道地震响应影响分析

为了研究地震动的竖向分量对地下结构的动力响应影响,针对某一软弱土层地铁区间隧道工程,进行非线性地震反应分析.计算模型中引入了土体的非线性本构模型,模拟土在循环荷载作用下的动力特性,隧道衬砌采用混凝土动力损伤塑性模型,模型边界设置为粘弹性人工边界,分别在模型底部施加水平向和双向地震动,进行地震反应分析,得到了地铁隧道的一些地震反应规律.结果表明;地震波的竖向分量对隧道顶底部的水平相对位移、隧道结构的动应力和隧道底部的竖向加速度均有较大的影响.因此,在工程设计中竖向地震动的影响不容忽视.     

正方形截面长隧道内壁爆炸超压分布规律

以爆炸力学为理论基础,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,定性地研究了正方形截面长隧道内爆炸引起的内壁上超压分布规律.按其工作原理,预先应用ANSYS/LS-DYNA软件建立宽、高均为2 m的正方形截面长隧道模型,在隧道不同结点处分别布置基准药量W0=0.205 kg的炸药,采集由其爆炸而引起的内壁各结点上超压峰值和超压到达时间的数据,并且借助于绘图软件origin制成包络图,研究了隧道内壁超压的分布规律.研究结果为工程结构抗爆设计提供了参考,因而具有很好的工程应用前景.     

含泡沫铝防护层钢筋混凝土板的抗爆性能研究

为了研究多孔吸能材料泡沫铝对结构的防护作用,采用LS-DYNA软件对自由空气中5 kg Pentolite炸药爆炸作用下含泡沫铝防护层钢筋混凝土板的动力响应进行了数值模拟,比较分析了不同厚度泡沫铝的防护效果.结果表明,随着泡沫铝防护层厚度的增加,钢筋混凝土板的挠度变形显著减小,受到的冲击加速度幅值衰减较大,泡沫铝防护层能够有效提高钢筋混凝土板的抗爆性能;当泡沫铝防护层增加到一定厚度时,对爆炸冲击波的衰减效果不再明显.钢筋混凝土板的泡沫铝防护层厚度存在一个合理的设计值,对不同的结构进行防护设计时,需要进行相应的计算分析.     

地铁隧道内电磁场分布特性分析

准确掌握地铁隧道内电磁场的分布状况是建立直流牵引供电系统电磁暂态模型的基础,也是开发直流牵引供电系统馈线保护方法的需要.针对地铁隧道内非对称的空间结构,利用有限元分析法计算了不同工况下地铁隧道内的电磁场分布特性,确定了地铁隧道内电磁场与钢轨电位、钢轨电流间的定量关系,以及列车位置对电磁场分布的影响.分析结果符合电磁场分布理论表述的规律.     

基于非均匀收敛模式的双线地铁隧道施工诱发地层变形规律分析

基于位移控制理论,采用双线开挖椭圆化非等量径向土体位移收敛模式,提出了双线地铁隧道施工诱发周围地层变形的位移控制点源解析方法以及位移控制数值模拟方法.算例结果表明,位移控制方法可以充分考虑隧道施工引起的地层损失,可以较好地预测双线平行地铁隧道开挖引起的土体变形.成果可为合理制定双线平行地铁隧道开挖对周围土工环境的保护措施提供一定的理论依据.     

地铁运行引起的饱和地基动力响应

基于Biot饱和多孔介质的波动方程,通过对时间的Fourier变换得出频域内的波动方程,结合边界条件利用Galerkin法推导出频域-波数域内的u-w格式的2.5维有限元方程,通过快速Fourier逆变换求得三维时域-空间域内的动力响应.通过计算实例验证了计算模型.建立地铁-隧道-饱和地基动力相互作用模型,分析地铁移动荷载引起的饱和地基动力响应.研究表明,地铁荷载加振频率对振动幅值及衰减规律的影响很大,控制荷载自振频率是减小环境振动的最佳措施.     

注浆加固非饱和土地层控制大断面地铁隧道施工沉降效果分析

依托北京地铁十号线花园东路站—八达岭高速站区间隧道的施工建设,通过实地取样、电镜扫描、室内直接剪切和压缩试验等方法研究了注浆与未注浆加固土体的微观结构和力学性质的差异性,探讨了非饱和土体注浆加固机理,并将相关指标应用到计算模型的参数取值中.结合以上研究成果和现场勘察资料,利用三维有限差分软件FLAC3D建立反映地层实际分布状况的数值分析模型,分析了未注浆与注浆后施工隧道围岩内的应力、竖向位移情况,对比分析了沉降实际监测数据,得出后续数值模拟施工步序,为施工步序优化提供了依据.     

盾构隧道施工过程地表变形的数值模拟计算

为研究盾构隧道在掘进过程中地表不同点的位移变化,建立盾构隧道掘进的有限元模型,对盾构隧道的开挖进行了有限元数值模拟．结果表明：盾构隧道在掘进过程中,会导致地下土体应力释放,使地表土发生相应沉降,并且隧道纵向轴线正上方地表点的沉降变形最大．当掘进距离超过一定深度后,其后方较远地表点的沉降变形趋于稳定．盾构的顶推力会导致其前方一定范围的地表土发生向上隆起．在注浆层硬化前、后过程中,不论是拱脚、拱顶及对应地表点的沉降位移均会比注浆层硬化前要大．     

深基坑开挖对临近地铁隧道影响数值分析

随着城市发展和城市轨道交通网络逐渐完善,地下空间开发不可避免地要影响到日益完善的轨道系统,如深基坑工程。本文以深基坑开挖对其临近隧道的影响为研究内容,通过三维有限元分析,在定性的基础上研究了不同情况下深基坑开挖对临近隧道的影响,为优化设计和施工提供有益的参考。     

基于FLAC3D的沈阳地铁隧道开挖三维稳定性分析

以沈阳地铁1号线为背景,根据沈阳地质资料,运用FLAC3D建立了隧道开挖模型,分别对喷射混凝土预支护和混凝土衬砌进行了研究,分析两者对土体竖向位移的影响,建立了隧道开挖进度和土体沉降之间的关系,同时得出喷射混凝土预支护和混凝土衬砌厚度变化对支护拱顶和地面沉降量敏感度不同的结论.     

城市地铁TBM隧道掘进诱发既有建筑物变形的空间属性效应

针对城市地铁全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine, TBM)隧道掘进诱发既有建筑物沉降变形的问题,考虑隧道下穿城市建筑物群实际工况的复杂性,以青岛地铁1号线小北区间段硬岩地层TBM隧道掘进下穿既有建筑物群为实际工程背景,采用数值计算分析方法,建立TBM隧道掘进连续下穿多座既有建筑物的三维力学计算模型,综合研究TBM隧道单洞掘进对单一建筑物变形的空间属性效应;从工程建设实际出发,系统研究空间属性对于TBM隧道双洞掘进连续下穿多座紧邻既有建筑物过程中诱发地层与既有建筑物的应力应变状态。研究结果表明:隧道埋深越浅,则建筑物受隧道开挖的沉降速率越大;在双线隧道开挖中,埋深越浅,建筑物受横向距离较近的隧道开挖影响占比越大,隧道埋深越大受双隧道叠加影响越大。隧道下穿不规则建筑物时对建筑物转角处以及在大尺寸建筑物附近的小型建筑物影响较大,在实际施工中需要进行监测。     

地铁荷载作用下隧道土体变形的数值模拟

天津市区地铁隧道一般埋设于第一海相软土层中,目前针对这一海相软土层在地铁荷载下隧道周围土体变形的研究较少.本文利用ABAQUS有限元软件,模拟地铁运行荷载,对比分析隧道周围土体在竖向和水平方向上距隧道不同距离处土体的变形,结果表明:土体变形较大的区域主要集中在以隧道轴线为中心的10,m范围内,工程建设时对此区域土体要重点关注;而在30,m以外区域土体变形较小.分析结果为以后在现有地铁隧道沿线建设地下构筑物时提供了有价值的参考.     

城市地铁施工沉降的数值模拟研究

地下工程施工,会引起地层移动而导致不同程度的沉降和位移,从而影响到隧道和地表建筑物的正常使用和安全运营。以某一地铁施工为依托,运用PLAXIS有限元软件对施工进行动态开挖模拟,分析其沉降因素,正确估计特定地区可能发生的地面变形沉降,将模拟结果与现场监测的资料进行了对比分析,模拟结果可信度高。该研究对城市地铁隧道工程的设计与施工具有重要的指导意义。     

不同本构模型下建筑荷载对近邻地铁的沉降影响分析

针对高层建筑施工对近邻地铁隧道产生的影响,采用MC模型及CY模型两种土体本构模型,预测分析新建高层建筑荷载对紧邻地铁区间隧道及周边地表的沉降影响。结果显示,在计算参数均相同的条件下,两种本构模型得到的建筑荷载对周边土体的影响范围是一致的,但是该影响范围内的地表及隧道结构竖向沉降差异较大;根据工程经验,认为CY模型更符合真实情况。