受拉侧锈蚀钢纤维-钢筋混凝土管片承载力退化模型研究

近年来,国内外新建盾构隧道与管道工程中采用钢纤维-钢筋混凝土管片愈来愈多,在侵蚀环境下管片钢筋锈蚀的问题突出,提出适用于锈蚀后钢纤维-钢筋混凝土管片的残余承载力计算的方法十分重要。鉴于此,文章根据服役期盾构隧道管片所处环境及受力特征,结合钢筋混凝土结构正截面承载力计算理论,提出受拉侧锈蚀钢纤维 钢筋混凝土管片承载力退化模型,并给出相应的求解流程。同时,分析不同锈蚀率与不同钢纤维掺量下受拉侧锈蚀钢纤维-钢筋混凝土管片承载力曲线,并将该模型理论解与压弯荷载作用下钢纤维-钢筋混凝土管片的同步加速锈蚀室内试验结果进行比较,验证了该模型的适用性和可靠性。主要结论有：①随着钢纤维的掺量增加,混凝土的立方体抗压强度会先增大后减小;②偏心受压管片构件极限弯矩最大值随主筋锈蚀率的增大而不断减小,随钢纤维掺量的增大而不断增大,但增大幅度逐渐减小;极限轴力最大值受主筋锈蚀率的影响不大,但随钢纤维掺量先增大后减小。③主筋锈蚀率与钢纤维掺量对大偏心受压构件的影响均大于小偏心受压构件;界限偏心距随主筋锈蚀率的增大而减小,随钢纤维掺量的增大而增大。     

透水性基床级配碎石填料强度变形特性试验研究

空隙结构良好的级配碎石因其良好的渗透性而逐渐用作透(排)水性基床结构层,但合理地控制和优化其在交通荷载重复作用下的强度和累积变形特性是亟待解决的关键问题之一。采用基于颗粒堆积理论提出的石砂比(G/S)指标设计7种不同的透水性级配以及用于对比的常规级配,分别开展室内击实试验和单调加载三轴试验研究级配对压实和强度特性的影响;通过控制剪应力比(SSR)设计重复加载三轴试验的不同围压和循环偏应力组合,研究级配对回弹模量、阻尼比和累积塑性变形等的影响。试验结果表明：不同级配试样的峰值偏应力存在差异,围压越大差异越明显,抗剪强度主要受内摩擦角控制;随加载次数增加,回弹模量迅速增大,阻尼比迅速下降,两者均在1 000次左右趋于平缓;不同级配试样的初始阻尼比、回弹模量和轴向累积塑性应变随剪应力比的增大而增大,剪应力比较高(SSR≥0.7)时差异越大;G/S=1.6～1.8时透水性级配碎石处于稳定的骨架结构状态,干密度、抗剪强度、回弹模量、阻尼比和累积塑性变形等均最优。可为透水性基床级配碎石的高效利用和可持续推广提供理论依据和技术参考。     

大跨度独塔曲线梁斜拉桥主梁空间效应研究

文章以郑万铁路跨郑西高铁特大桥主桥为研究对象,分别建立了杆系模型和"实体—杆系"混合模型,对曲线主梁斜拉桥主梁在成桥恒载工况、主跨最大正弯矩工况和塔梁固结处最大负弯矩工况下的应力状态进行了计算分析。结果表明,对于同一截面的曲线内外侧,应力值结果存在着差异,曲线内侧压应力大于曲线外侧。受塔梁固结和中支墩处梁截面加高两个因素的影响,主梁在塔梁结合部和中支墩处扭转变形减小,曲线内外侧应力差值变小,而跨中斜拉索区段,主梁弹性支承于斜拉索上,"弯—扭"耦合的空间变形增大,曲线内外侧的应力计算结果即出现较大差异。     

临近地铁隧道的软土深基坑施工影响分析

以杭州某临近地铁隧道的软土深基坑工程为背景,运用有限元方法动态模拟基坑开挖过程,分析基坑变形以及对地铁隧道的影响,并对不同计算模型进行对比分析.研究结果表明:HSS模型考虑了地下水及时空效应的影响,较HS硬化模型能更好地模拟基坑施工过程;为控制基坑开挖对邻近地铁隧道的影响,需辅助其他措施,如分块开挖、基坑降水等;地下连续墙成槽过程无法模拟,施工中应尽量减小成槽对周边土体和隧道的影响.研究结论可为类似工程提供借鉴与参考.     

独柱塔宽幅钢箱梁斜拉桥主梁设计研究

随着铁路安全要求的越来越严格,上跨铁路的市政工程桥梁跨径正在逐渐增大。为解决跨越高速铁路及大型铁路编组站的建设难题,以一座大跨度独柱中央索转体斜拉桥为研究对象,针对主梁设计进行详细研究。跨铁路通道一般为稀缺通道资源,搭载交通功能需求多,桥面往往较宽,若采用混凝土截面,其横向应力很难有效控制,且施工质量很难保证。钢混组合梁工艺复杂且需向铁路局要天窗点,施工时间长,考虑跨越铁路尽量施工方便且对铁路影响降到最低,同时尽量降低转体重量,推荐钢箱梁作为跨铁路桥主梁结构形式。根据斜拉索布置形式及整、分幅钢箱梁类型,共对三种钢主梁横向布置进行比选。由于采用独柱形桥塔且塔高较低,钢箱梁两侧布置的斜拉索将会倾入行车道净空,同时分幅钢箱梁中央护栏区仍存在车辆或异物坠入桥下铁路的危险,推荐中央索面整幅钢箱梁结构形式。在确定斜拉桥主梁结构形式为整幅钢箱梁的基础上,进一步优化钢箱梁梁高。以斜拉桥结构受力状态和钢材用量为优化目标,初步选定三种钢箱梁梁高方案,其截面高度分别为3.0,3.3,3.5 m。从结构受力状态和工程经济性两个方面综合考虑,3.3 m梁高方案对于主梁、桥塔受力及工程材料的节约方面为最佳配置。为研究宽幅钢箱梁受力性能,以独柱塔宽幅钢箱梁斜拉桥工程实例,开展宽幅钢箱梁设计研究。基于极限状态法,依托JTG D64—2015《公路钢结构桥梁设计规范》开展了钢箱梁静载计算和疲劳计算分析。静载分析包括加载模式、钢箱梁桥面板刚度条件等指标的确定,并基于ANSYS开展了标准钢箱梁和压重区钢箱梁的空间局部应力分析;疲劳验算通过选择合理的疲劳荷载模型和全面考虑疲劳荷载的不同加载位置。静载计算和疲劳验算结果表明:大桥钢箱梁的静载变形和应力满足JTG D64—2015要求,各构件和连接的疲劳应力幅均小于规范限值,并有适当的安全富余,疲劳性能良好。采用杆系、板壳混合有限元法建立混合有限元模型,对独柱宽幅钢箱梁斜拉桥控制性区域跨中节段、塔梁交汇区域与边跨辅助墩区域进行剪力滞效应分析,提炼参数指标,对设计起到了重要指导作用。独柱塔宽幅钢箱斜拉桥主梁具有良好的经济性和美观性,可为大跨度宽幅桥面结构提供借鉴和参考。     

特大断面隧道支护结构现场试验与三维效应分析

与普通公路隧道相比,双洞八车道特大断面隧道的结构受力更加复杂、施工方法更为多样化。结合目前国内规模最大的四车道特大断面隧道,对特大断面隧道进行现场试验,并基于现场试验结果,详细地分析特大断面隧道双侧壁导洞法开挖引起支护结构变形及受力的三维效应。研究结果表明:在特大断面隧道施工过程中,左导洞下台阶和核心土上台阶开挖对支护结构受力及变形影响较大,是支护稳定性控制的主要工序;特大断面隧道开挖的纵向影响距离大致为1~1.5倍导洞跨度,约为8~12m。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

城市道路隧道空气温度计算方法

城市道路隧道空气温度与隧道长度、交通量、通风方式、风速、隧道与地层换热条件等因素相关。在对隧道周边地层的温度场进行分析的基础上,建立了道路隧道内空气换热模型,并对地层与空气间的换热量、汽车散热量、隧道内灯具散热量计算方法进行了分析,推导出了隧道内空气温度的解析解。按照本文推导出的隧道内空气温度计算方法,对武汉长江隧道内空气温度进行了计算,经与实测温度对比,计算结果与实测温度基本吻合。     

四车道特大断面大跨度隧道施工中支护体系力学性态研究

 以目前国内规模最大的双洞八车道高速公路隧道为背景,详细介绍四车道特大断面大跨度隧道施工过程中支护体系应力现场监测的项目、方法及手段,对不同施工工序下隧道支护体系力学性态进行监测与分析。研究结果表明：(1) 右导洞上台阶、左导洞下台阶和核心土上台阶开挖引起支护体系应力分布较大变化,是隧道主要监测控制点;(2) 封闭支护结构及对拉锚杆的使用是改善结构受力和抑制隧道变形有效途径,应尽早施作仰拱和形成封闭环。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。