大断面公路隧道的过程设计方法研究

 通过龙头山隧道、岚峰隧道的现场试验研究和数值分析,提出大断面公路隧道的过程设计方法,并建立应用模型。过程设计方法以荷载–结构法为基础,并以极限拉应变值来确定围岩松动区范围。与传统的公路隧道设计规范、普氏理论等方法相比,设计荷载中重点考虑施工过程的影响,从而在保证隧道安全性的同时优化偏于保守的支护参数。通过双侧壁导坑开挖方法和单侧壁导坑开挖方法这2个应用实例表明：过程设计方法比状态设计方法更为可靠和实用,更符合大断面隧道的实际情况。研究结果将有助于为大断面公路隧道寻求更为有效、合理的设计方法,提高大断面隧道的设计水平。     

地下工程施工模型数字与数值一体化自动建模方法

借助数字模型能最大程度地表达实际物体,考虑地下工程施工过程的特点,将地质模型与构筑物模型和数值模型相结合,提出一种新的地下工程施工过程有限元建模方法--CDIM模型转化法.其核心思想是将三维数字模型经过特定方式转化为符合有限元网格要求的数值计算模型.具体转化过程:①根据计算范围对数字模型进行区域切割;②从切割模型提取控...     

考虑尾隙的盾构隧道土压力离散元数值分析

采用改进的离散元商业软件PFC2D对砂土层中管片周围的土压力进行了大量的数值模拟,重点研究了埋深、尾隙等因素对管片周围土压力分布的影响。研究结果表明:尾隙存在时,隧道顶部的土体产生了不均匀沉降,导致压力拱效应的产生;隧道顶部至地表出现转动加剧区域;应力路径变化过程表明,隧道周围土体经历了先卸载后加载的变化过程;在应变路径变化曲线上可将管片周围土体的变形划分为三个变化阶段。     

建筑结构隐含碳排放限值预设方法研究

隐含碳排放限值是建筑结构碳排放量化调控与减碳目标保障的关键指标。本文从社会“碳中和”所需减碳路径出发，依据建筑结构保有与需求量中的新建与既有结构构成比例，提出减碳目标分解方法，为既有结构低碳维护与新建结构低碳设计提供与宏观年度减碳需求相匹配的限值预设依据。依托“双碳”目标的减碳需求构建行业预期发展情景，得出在维持现状、常规预估、拆除限制、减量预估四类典型情景下，2022年我国新建建筑结构隐含碳排放限值分别为442.6 kg CO₂e·m^-2、456.2 kg CO₂e·m^-2、485.9 kg CO₂e·m^-2、616.0 kg CO₂e·m^-2(对应结构设计使用年限50年)；给出2022—2060年建筑结构建造与维护碳排放限值的变化趋势，厘清了新建结构总量控制、既有结构延寿等减碳措施促使结构单体隐含碳排放限值宽松的成效。进一步从概率化调控、区域特征量化、可操作性、数据驱动优化等方面，提出了建筑结构隐含碳排放限值...     

盾构隧道开挖面极限支护压力研究

针对盾构隧道开挖面稳定的极限支护压力,通过理论计算与现场实测的对比分析,提出了不同地层隧道上覆土压力的计算原则,将条分法的思想引入盾构开挖面的稳定性分析,导出了开挖面稳定的极限状态方程,据此可求得盾构隧道开挖面稳定的极限支护压力。最后,结合具体的工程实践,将前述理论和方法应用于临界滑动面的搜索和极限支护压力的计算。上述研究成果对于指导盾构隧道的设计与施工具有重要的作用。     

大口径新型顶管力学行为现场试验研究

通过对新型预应力钢筒混凝土顶管(JPCCP)开展现场试验,得到了在施工荷载、水土压力等三维荷载作用下顶管各部位的应变时程响应;同时也获得了顶进过程中管–土接触应力时程变化。根据对数据的分析,得出预应力钢筒混凝土顶管具有较大的纵向抗压刚度,而纵向抗拉刚度不足。由于预应力的效应,内层混凝土与中间层混凝土能够承受较大的环向拉应力。通过对管节的纵向受力分析,计算出管–土平均摩阻力随顶进距离的变化规律,结合施工记录得出平均摩阻力随顶进距离先增大后减小,最小值为1.27 k Pa;同时,施工顶进间隔越短,平均摩阻力越小。此外,实测结果表明,管–土接触应力对管节运动较为敏感,最大瞬时值可达500 k Pa;施工结束后,接触应力沿管周分布并不对称或均匀,但与实测管节环向应变分布对应。     

管线三维可视化建模

从基于切片建立三维几何模型的思路出发采用三维Delaunay算法提出了一个新的地下管线(或地铁区间隧道)的三维可视化建模方法。该方法能自动对弯管建模进行处理,适于快速建模且适用面广。建立的管线三维可视化模型采用三角形片面边界表示,有利于管线数据结构的表达与快速可视化,及拓扑查询、面积体积运算等空间分析操作和应力应变分析、地铁、管线规划等专业领域应用。     

预应力锚索的三维数值模拟及其锚固机理分析

预应力锚索加固作为岩土工程的一种主要技术已得到日益广泛的应用,其强而有效的加固效果已经为众多工程实践所检验。但是,与不断改进的施工技术相比,现有的针对预应力锚索的数值模拟方法却不能很好的反映这一实际加固效果,尤其是预应力的模拟。本文根据锚索中自由段和锚固段不同的作用机理,提出了一种能够模拟预应力的三维数值方法,即锚固段采用空间杆单元来模拟,而自由段则采用一种特殊的能够施加预应力的三维杆单元来模拟。在此基础上,研究了在预应力的作用下锚索和岩体的受力变形特征及其影响因素之间的关系,并对预应力锚索的锚固效果及其作用机理作了深入分析．     

基于单位分解法的实体壳广义单元模型

基于单位分解的广义有限元法的逼近空间由单位分解函数和局部覆盖函数构成,采用传统有限元形函数作为单位分解函数,其局部覆盖函数的定义不依赖于有限元网格.以十六结点六面体等参单元形函数作为单位分解函数,采用一阶多项式局部覆盖函数建立了十六结点六面体广义单元.在此基础上利用广义有限元法可以灵活构造各向异性逼近空间的特点,根据薄壳的变形特性,对壳体法向挠度和切向位移分别采用一阶和零阶多项式局部覆盖函数,构造了实体薄壳广义单元.计算结果表明:十六结点六面体广义单元和实体薄壳广义单元用于板壳结构分析时具有比相应的常规实体单元更高的收敛性和求解效率,且实体薄壳广义单元比十六结点六面体广义单元具有更高的求解效率.     

大口径急曲线钢筋混凝土顶管施工技术

通过理论与实践的紧密结合,给出了可供大口径急曲线顶管设计与施工所采用的参数、工艺方法和设备等,具有很大的可操作性。