混凝土结构构件加固设计方案优选

综合分析了当前最常用加固方法及其适用范围,研究了钢筋混凝土结构加固设计的优化问题,意在提高结构加固的综合效应并提高设计效率.以加大截面法为例,对加固方案参数优化设计展开探讨,建立了以造价最小为目标的优化模型并采用内点罚函数法进行优化计算,算例表明优化设计得到的参数优于传统设计得到的结果.     

高寒地区隧道衬砌裂缝安全评价及处治方案研究

根据高寒地区某隧道衬砌裂缝的调查结果,基于断裂力学理论采用有限元模拟计算隧道二衬混凝土裂缝应力强度因子,根据裂缝尖端的稳定系数判定隧道衬砌结构裂缝的安全性。在此基础上,提出增设套拱、拆换二衬、粘贴钢带法等三种结构加固方案,同时考虑防排水、保温等措施,并从方案有效性、工期、造价等多方面进行综合比选。通过依托工程实例表明:采用裂缝尖端稳定系数可实现隧道衬砌结构裂缝的安全性定量化判定,为处治方案提供决策参考;计算得出衬砌裂缝深度越大,其尖端稳定系数越小,衬砌结构安全性越差。根据隧道病害成因分析及多因素比选,推荐采用增设套拱方案。     

基于安全度的黄土隧道结构承载性能分析

基于八仙峁隧道、麻塌隧道2组典型断面二衬混凝土应变监测数据,分析了二衬混凝土在黄土隧道中应变随时间的变化规律;通过换算得到二衬结构所受应力,将换算结果代入安全度应力表达式,得出该断面下黄土隧道二衬安全度分布,并与有限元数值模拟结果进行对比。结果表明:在黄土隧道的支护结构中,二衬混凝土结构不仅作为安全储备,而且往往需要承受大部分荷载,通过数值模拟确定二衬承受的荷载约为围岩荷载的40%;二衬混凝土结构作为受压构件,其最大应变出现在边墙底部位置;数值模拟与计算所得二衬安全度分布规律基本一致,拱顶、拱肩、边墙底部仰拱部位安全度相对较小但满足规范要求,仰拱底部所受压应力最大且安全度未满足规范要求。     

连拱隧道明洞衬砌的优化设计模型

连拱隧道衬砌造价占总造价的1/3～1/2多,故针对明洞衬砌,建立衬砌造价为目标函数,用罚函数内点方法(SUT)求解的优化设计模型,其不仅满足结构要求,还降低衬砌的造价,并运用该模型对工程实例进行分析,取得理想效果.     

数值极限分析方法在土体隧道设计应用中的研究

首先介绍了传统设计方法的优缺点,并分析了数值极限分析方法在隧道设计中的可行性。给出了隧道围岩、初期支护和二衬安全系数计算方法,对隧道结构安全性评价提出了量化指标。指出了该方法不仅可计算每个施工步的安全系数还可通过安全系数优化设计方案,同时考虑隧道的安全性和经济性。其次强调了隧道初期支护的重要性,认为初期支护在保证隧道施工安全中起到了关键作用,传统计算方法将初期支护视为弹性材料是不合理的。将初期支护视为弹塑性材料,认为初期支护作为围岩加固材料并承担主要围岩压力,二衬视为安全储备承担较少荷载,且初期支护和围岩最先进入塑性阶段。最后通过工程案例说明了数值极限分析方法在土体隧道设计中的应用。     

运营期隧道带裂缝二衬承载力评价

为研究运营期隧道二衬开裂后对于衬砌结构承载力和安全性能的影响,基于隧道裂缝调查结果,结合二次衬砌质量检测结果,建立带裂缝衬砌计算模型,分析带裂缝隧道衬砌结构的实际承载能力及裂缝对二次衬砌结构安全性的影响程度。     

超大断面隧道二衬模板台车施工技术

超大断面隧道二衬模板台车施工技术是建筑工程施工中的重要技术内容之一,该技术能够有效改善隧道施工作业的条件、降低施工人员的作业强度、节约施工成本,是隧道施工过程中十分有效的新型技术。本文主要对超大断面隧道二衬模板台车施工技术及其应用进行简要介绍,希望能为相关研究提供一定的参考资料。     

基于多重判据综合确定的隧道二衬支护时机研究

为合理确定隧道二次衬砌支护时机，论文基于隧道变形监测成果，利用位移判据和速率发展趋势判据综合开展了隧道二衬支护时机研究，其中，位移判据是利用极限位移准则确定出位移条件下的二衬支护时机；速率发展趋势判据是利用变形预测和重标极差分析进行隧道变形速率的趋势判断，以评价前述二衬支护时机的合理性。实例分析表明：位移判据能初步确定隧道二衬支护时机，并经速率发展趋势判据评价，得出隧道变形速率趋于减小，变形向稳定方向发展；综合得出Ⅳ级围岩的二衬支护时机为23～25d,Ⅴ级围岩的二衬支护时机为29～32d。     

裂隙发育富水固结黏土层暗挖施工技术

裂隙与固结土体的渗透系数差异巨大,裂隙发育的富水固结黏土地层在各方向上的渗透系数极不均匀,管井降水形不成漏斗效应,降水效果很差。但土体自稳性较好,通过地面井点降水与隧道内明排相结合的方式,保证隧道初支开挖的安全、质量、造价和施工效率;二衬施工时通过调整浇筑顺序、增设排水盲沟、多次、多点补注浆等综合措施保证了二衬结构的质量。     

隧道洞口浅埋段和断裂黏滑段抗震设计计算方法及试验研究

以汶川地震隧道震害为研究背景,结合我国公路和铁路隧道抗震设防现行规范及抗震设计的现状,对目前我国隧道抗震设计中亟待解决的问题(山岭隧道洞口浅埋段地震动峰值加速度确定方法、洞口浅埋段纵向和断裂黏滑隧道抗震设计计算方法、断裂黏滑隧道减震技术)进行研究,主要研究成果有:(1)建立基于地形效应的山岭隧道洞口段地震动峰值加速度确定方法。首先,通过对汶川地震隧道洞口段震害基础资料和文献调研资料进行理论分析,确定影响山坡基岩覆盖层地震动峰值加速度传播规律的主要影响因素(山坡地形地貌、覆盖层及地震波参数等),采用单因素分析方法,揭示各主要影响因素对山坡基岩覆盖层地震动峰值加速度传播的影响规律;然后,通过系统分析各主要影响因素对山坡基岩覆盖层地震动峰值加速度传播的影响规律,采用包络线数值分析技术,探明地形效应的影响规律,初步构建基于地形效应的山岭隧道洞口段地震动峰值加速度确定方法。最后;采用三方向、六自由度大型振动台开展动力模型试验研究,选取代表性工况(坡率1∶2)为研究对象,输入标准化后的7,8,9度汶川地震卧龙测站地震波(经相似比转换)进行试验。通过对试验数据的整理分析,对之前研究进行检验并修正,最终建立基于地形效应的山岭隧道洞口段地震动峰值加速度确定方法。(2)建立隧道洞口浅埋段纵向和断裂黏滑隧道抗震设计计算方法。基于反应位移理论的基本原理,结合隧道洞口浅埋段纵向和断裂黏滑隧道结构特性的分析,分别采用弹性地基梁和壳单元模拟隧道洞口浅埋段和断裂黏滑段隧道结构,通过理论推导,建立隧道洞口浅埋段纵向和断裂黏滑隧道抗震设计计算方法。通过动力时程法对其进行检验,理论解均比数值解偏大,幅度小于20%,故隧道洞口浅埋段纵向和断裂黏滑隧道抗震设计计算方法在计算精度、结构设计安全方面符合隧道结构抗震设计的要求,可为隧道洞口浅埋段纵向和断裂黏滑隧道抗震设计提供参考。(3)研究断裂黏滑隧道减震技术。针对断裂黏滑隧道的震害特点,成功试制倾斜正断裂倾向错动试验箱,并对采用减震缝或减震层的6种减震方式(不设抗减震措施;初支不设抗减震措施,二衬设减震缝,间距为9,12 m;初支和二衬交错设减震缝,间距为12 m;减震层厚度为10,20 cm;初支和二衬交错设减震缝,间距为12 m,减震层厚度为10 cm)进行静力黏滑错动模型试验研究。试验结果表明:初支和二衬交错设减震缝(间距12 m)与减震层(厚度10 cm)共同施设工况、初支和二衬交错设减震缝(间距12 m)工况和二衬设减震缝(间距12 m)工况的减震效果相差不大,从施工方便性、经济性考虑,推荐使用二衬设减震缝(间距12 m)的减震方式。