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地裂缝活动环境下盾构隧道双层衬砌性状分析 总被引:4,自引:1,他引:3
处于地裂缝活动环境下的盾构隧道,在地裂缝上下盘相对错动下,隧道衬砌在纵向将承受比正常情况下大得多的附加应力和变形,此时衬砌在结构强度和防水两个方面都可能失效,使隧道不能正常运营。基于此,考虑在盾构隧道混凝土管片衬砌内再作一层整体式现浇钢筋混凝土内衬形成双层衬砌结构,共同承担外力,以达到减小结构应力和变形的目的。为此,对双层衬砌结构在地裂缝作用下的受力和变形性状进行数值分析,主要考虑地裂缝上下盘错距、钢筋混凝土内衬厚度和强度等因素对衬砌受力和变形性状的影响,得出一些具有工程指导意义的结论,计算结果表明:管片内的整体式钢筋混凝土内衬能有效的减小隧道衬砌在地裂缝错动下的内力和变形;衬砌的内力和变形与地裂缝错距大致成线性正比关系;内衬厚度对衬砌受力和变形均有较大影响,衬砌越厚,应力和变形越小,但厚度超过300 mm后再增加厚度,效果明显减弱;内衬强度对衬砌受力和变形的影响较小,实际工程中采用C30混凝土即可。 相似文献
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地裂缝作为西安市典型城市地质灾害,给城市交通建设带来了巨大潜在危害,引起工程界的高度关注。以西安市高新区云轨示范线工程跨地裂缝带为研究背景,基于有限元数值模拟,分析了云轨简支梁桥正交跨越地裂缝带轨道梁、桥墩及桩基础等结构的变形与受力特征。结果表明:地裂缝错动作用导致云轨轨道梁产生竖向沉降差异,跨地裂缝段竖向位移差异和水平位移最大,其水平位移最大约为地裂缝位错量的1/4; 桥墩出现竖向沉降,且向地裂缝带倾斜,其顶部水平位移上盘大于下盘,水平位移最大约为地裂缝位错量的1/3; 地裂缝两侧桥梁桩基础产生以水平位移为主的倾斜变形,土体对下盘桩产生正摩擦力,对上盘桩产生向下的负摩擦力,下盘桩受压,上盘桩受拉。上述研究结果可为桥梁跨地裂缝带工程设计与防灾减灾提供参考和指导。 相似文献
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地面沉降是西安市典型城市地质灾害之一,严重制约了西安城市地下空间的开发和利用,尤其是严重阻碍了城市轨道交通的发展。地层不均匀沉降变形增大,使地铁隧道衬砌结构产生纵向开裂破坏和隧道渗漏水等病害,这给西安地铁的建设及运营留下安全隐患。本文基于2007—2012年间120个地面沉降监测点的监测数据,根据等速率外推法预测了地铁沿线未来的地面沉降活动速率,运用单位变形量法计算出了地铁沿线地面沉降最大沉降量,其中胡家庙地面沉降中心最大沉降量为1 960 mm,小寨、大雁塔、沙坡及西工大等地面沉降中心为400~700 mm,而辛家庙、含元殿地面沉降中心为200~300 mm。结合地铁工程自身的特点和重要性,对地铁沿线各区域地面沉降的危险性进行了评价,认为区域地面沉降对地铁线路的影响主要集中在地面沉降中心范围内,整体上线路南段危险性明显大于中段和北段。研究结果可为西安地铁工程规划设计、施工建设及安全运营提供重要依据。 相似文献
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为了研究小角度(30°)斜穿地裂缝的箱型隧道衬砌结构在地裂缝影响下的变形破坏模式和影响规律,从西安地铁工程背景和西安地裂缝地质环境出发,根据相似理论设计了箱型隧道衬砌结构模型试验的相似常数,在此基础上对模型混凝土、模型钢筋、结构围岩参数等进行了设计.该结构模型试验拟对结构钢筋、混凝土进行应变测量,对结构顶底板接触土压力和结构外围土压力、结构内部收敛位移、模型顶表面土体变形等进行量测和观测,通过多台60通道静态应变仪的串联以及10位转换开关的组合,能实现672个测点的自动化量测.借助长安大学地基沉降实验平台,通过自锁式千斤顶的缓慢下降实现地裂缝上盘相对下降的模拟,地裂缝的活动速率和错动量通过工控机控制自锁式千斤顶的运行速率和行程来实现,该试验设计满足试验要求,能实现模型试验目标. 相似文献
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分段柔性接头地铁隧道适应地裂缝大变形的模型试验研究 总被引:1,自引:0,他引:1
西安地裂缝是一种特殊的城市地质灾害,地铁隧道穿越地裂缝带时必须分段设特殊变形缝。以西安地铁隧道正交穿越地裂缝带为工程背景,采用几何比1:5的大比例尺模型试验,研究分段设缝柔性接头隧道穿越地裂缝带的适应性。试验结果表明:地裂缝活动环境下隧道设置特殊变形缝的柔性接头避免了衬砌结构应力集中,对结构起到保护作用,分段柔性接头隧道具有较强的适应地裂缝大变形的能力。设置与地裂缝倾角一致的斜变形缝对围岩压力与位移有一定影响,而对衬砌结构安全性影响较小。正交条件下斜变形缝能消耗20%以上的地裂缝位移量,在地裂缝影响区隧道可通过多段设变形缝串联的方式最大限度地消除地裂缝大变形对隧道的影响。接头处顶底部止水带基本完好,而两侧止水带因地裂缝垂直位移作用出现撕裂现象,防水设计应重点考虑接头两侧壁的防水。研究结果可为地裂缝活动环境下地铁隧道结构与防水设计提供重要参考。 相似文献
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西安地铁穿越多条活动地裂缝带,地裂缝未来活动对地铁隧道结构造成严重威胁。论述西安地裂缝成因、活动方式和剖面特征,对未来地裂缝活动趋势和地铁设计使用期内地裂缝最大垂直位移量进行分析和预测。通过浅埋暗挖马蹄形地铁隧道穿越地裂缝带的三维有限元数值模拟,得出当地裂缝垂直位移量达到20cm时隧道出现开裂破坏,隧道结构抗裂设计时需分段设缝和扩大断面以适应地裂缝的大变形。基于数值模拟结果,建立地裂缝作用下地铁隧道与地裂缝正交和斜交条件下分段隧道三维运动位移模式,确定正交和斜交条件下结构抗裂的垂直位移、横向位移和轴向位移预留量。其结果可为西安地铁隧道穿越地裂缝带的结构设计提供参考。 相似文献
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基于地震波入射角的地下管道地震应力计算 总被引:4,自引:1,他引:3
针对目前常用的地下管道地震应力的简化计算方法未考虑地震波入射方向和地震地面运动加速度的问题,提出了基于地震波入射角的地下管道地震应力的简化计算方法.首先,以弹性地基梁理论和地震波动力学理论为基础,引入地震波入射角ψ,根据管土间相互作用的原理,推导了管土之间相互作用系数-变形传递系数,求得了基于地震波入射角的地下管道直线段和弯头段的地震应力的理论计算公式,并且考虑了地震地面运动加速度.然后,通过计算实例分析了地震波入射角对于不同口径埋地管道最大地震应力的影响,与目前国内外常用地下管道地震应力计算方法对比,结果表明该方法是一种简单易行、可靠合理的方法.该方法对工程实际中地下管道的抗(防)震设计具有一定的参考价值. 相似文献
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地铁隧道穿越地裂缝带的物理模型试验研究 总被引:10,自引:4,他引:6
根据西安地裂缝的分布特征与活动方式,结合西安地铁2号线的走向,建立地质模型,通过物理模型试验来研究地裂缝对地铁隧道的影响。由试验结果可知:地裂缝环境下隧道结构的受力、变形模式相当于一悬臂式弹性地基梁,处于拉、压的受力状态,受拉变形区主要在固定盘距裂缝20~80 cm范围内的衬砌顶部,受压区则主要分布在下降盘距裂缝20 cm至固定盘距裂缝80 cm范围内的衬砌底部;地裂缝的活动增加了下降盘内隧道顶部的竖向围岩压力,同时减小了该范围内衬砌底部的竖向围岩压力;地裂缝环境下隧道衬砌的破坏模式以环向开裂为主,次生裂缝的发展则受张剪区的控制,主要形成阶梯形、“y”形的贯通裂缝。在试验分析的基础上,提出地铁隧道穿越地裂带时的设防范围及设防位置 相似文献
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