基坑支护结构优化设计与软件开发

在可靠度分析的基础上,提出了一种基坑支护嵌固深度的二阶矩优化设计方法,论证了悬臂式和单层支护结构嵌固深度设计的控制因素。采用弯曲剪切扭转有限元模式计算圈梁,采用杆系有限元增量法分析支护桩。通过变形协调条件求解二者的相互作用,以各工况开挖深度、各支撑施工位置和圈梁截面为优化变量,以支护桩墙变形曲线面积积分建立优化目标,研究了圈梁和多支点支护结构优化准则和方法并开发了相关可视化计算软件。     

真空预压地基非饱和带探讨

目前,真空预压研究中将加固地基均视为饱和土,这与工程实测的地基地下水位下降相矛盾。针对这一的现状,通过对真空泵抽水的室内模拟试验和真空预压工程中实测现象进行分析,得出不同外界条件下真空吸力可引起水、空气或气液两相对流:(1)真空预压工程中射流泵提供的真空吸力引起地基中流体气液两相对流;(2)真空预压地基存在非饱和带,真空预压工程实践中密封系统不是绝对密封的,预压地基内存在漏气,液-液气射流泵以气水两相流态抽吸地下水,导致抽真空期间地基地下水位下降;(3)真空预压地基非饱和带类似于群井抽水地基的非饱和带,射流泵抽水量来源于地下水位下以上非饱和带土体的重力排水和地下水位以下饱和土体的弹性释水。同时,提出当前真空预压研究中,理论分析、室内模型试验与实际工程中的地基加固边界密封条件不同是产生矛盾或分歧的根源所在。     

软土地基孔隙水压力降低引起的压缩分析

根据土力学基本原理,分析孔隙水压力降低引起的土体压缩方式,并对真空预压地基的分层沉降现场实测值和理论计算值进行分析;同时,定量分析真空预压地基在不同深处单位压缩量。研究结果表明:(1)若按有效应力原理水土压力分开计算、地基土体中孔隙水压力降低时,土体竖向总应力维持不变而侧向总应力减小;(2)土体中孔隙水压力在相对压强小于0的范围内降低时,将引起土体等向压缩,在相对压强大于0的范围内降低时,将引起土体单向压缩;(3)南沙港区的真空预压地基若其沉降按欠固结计算时,计算值与实测值接近,自重应力欠固结引起的沉降是抽真空期间地基总沉降主要部分;(4)真空预压的加固深度随排水体深度增加而增大,土层压密效果随地层深度增加而减弱,故降低孔隙水压力法在加固软土地基中,设计排水体深度时应考虑最佳加固深度。     

盾构隧道管片施工阶段力学行为的三维有限元分析

管片是盾构隧道最基本的结构单元,与正常使用阶段相比,管片在施工阶段承受的荷载及相应的力学行为均有较大差异。从工程经验可知,管片开裂多发生在施工阶段,因此对管片在施工阶段力学行为的研究尤为重要。采用三维有限元法,利用通用有限元软件ADINA,建立一段具有9环管片的盾构隧道数值模型。通过加入与施工阶段相对应的注浆压力、千斤顶顶力及初步引入盾尾刷的挤压作用,分析盾构隧道的变形特点及应力分布。分析结果表明,在施工阶段,管片外荷载沿隧道纵向的差异使管片环的位移及应力沿隧道纵向产生变化,各环变形的特征也不相同。由于楔形块构造的原因,使得在均匀的注浆压力下,管片环仍然出现平面外的位移,并造成一定的错台量。若注浆压力不均匀,错台量将增大,甚至能造成管片开裂。千斤顶顶力对施工阶段管片的位移、应力有明显的影响,千斤顶顶力作用是管片在施工状态下最不利的工况。     

盾构隧道施工阶段管片局部开裂原因初探

钢筋混凝土管片作为盾构隧道最基本的结构单元，其破损和开裂必将造成隧道质量问题，并最终影响隧道的使用寿命。在施工过程中，发现部分管片螺栓孔附近出现开裂或破损，为分析出现裂缝或破损的原因，首先，通过3对标准块管片足尺正、负弯曲试验，发现并没有出现上述裂缝，从现象上证明该开裂不是由于管片问相对弯曲位移产生的；然后，通过三维有限元模拟，分别计算1对标准块管片在相对弯曲和相对扭转时的应力分布，通过分析应力云图和截面应力等值线发现，施工过程中出现的开裂和破损是由管片问相对扭转引起的。     

对工后沉降法确定卸载时机的研究

针对经常将剩余沉降用于卸载时机确定的现象,在分析剩余沉降与工后沉降区别的基础上,提出两者之间的换算公式。工后沉降法中最终沉降应是设计荷载——等载预压下所对应的最终沉降,对于超载预压、欠载预压,应根据监测资料确定沉降与填土高度的关系,从而根据超载预压、欠载预压监测资料推算得到等载预压对应的最终沉降量。对多土层地基,目前预测工后沉降的方法易导致提前卸载和实际工后沉降偏大,因此应分层确定工后沉降,然后累加得到总的工后沉降。     

深基坑工程施工对紧邻地铁站影响的模拟分析

将工程地质的地层重建技术与三维有限元计算有机结合,采用精细的三维有限元模型分析了复杂周边环境深基坑工程施工对紧邻地铁站影响,明确了基坑施工对地铁站结构影响最大的位置,讨论了起伏地层面在深基坑工程施工模拟中的必要性,同时对地铁站的结构型式提出了建议,为今后相关工程的分析提供了参考.     

土岩组合基坑安全风险预警标准探讨

土岩组合基坑的安全风险预警标准目前主要沿用现有相关规范中的监控标准,这种做法缺乏针对性。为了更有效地指导土岩组合基坑施工,对土岩组合基坑的破坏模式进行了定性分析,并对依托工程典型施工断面进行了三维有限元分析和现场监测,然后,深入对比分析了有限元分析结果和现场监测结果。研究指出：①围护墙的水平位移可作为主要的安全风险预警指标,支撑/土钉/锚杆轴力可作为辅助指标;②围护墙水平位移最大值、水平位移最大值变化速率、水平位移最大值与基坑开挖深度的比值、支撑/土钉/锚杆轴力值与开挖深度范围内土压力的比值等四个特征参数可作为土岩组合基坑安全风险预警指标特征参数;③建立了相应的安全风险预警标准体系,同时认为该依托工程土岩基坑的设计过于保守,从而导致过高的施工成本,因此有必要进行优化设计。     

某人防工程施工方案可行性数值分析

采用同济曙光有限元分析软件，对某人防工程进行了动态施工全过程数值模拟，重点分析了施工过程基坑最大侧向变形发展、土体塑性区分布及其发展、下方区间隧道结构受力及其变形等规律。数值分析结果表明：该人防工程施工方案在理论上是可行的。     

大型U形渡槽动力性能分析

以东深供水改造工程中樟洋渡槽和某小型渡槽为研究对象 ,对比分析大型预应力U形渡槽结构动力特性 ,研究渡槽结构在Mexico强震激励下的振动反应 ,以获得渡槽中动水压力资料。研究表明常规的抗震设计方法可以满足小型渡槽结构的抗震设计要求 ,而大型渡槽中水体的大幅晃动作用较大程度地改变了水压力、槽体应力的分布和数值 ,对渡槽中预应力钢筋不利 ,在渡槽的抗震设计中 ,动水压力应该作为一项主要的外荷载予以考虑。