广义的盾构隧道纵向等效连续化模型研究

 在传统纵向等效连续化模型基础上,考虑横向刚度的影响及纵向环缝影响范围,提出广义的盾构隧道纵向等效连续化模型。以耀华支路磁浮盾构隧道为工程背景,分析得到隧道纵向刚度有效率随横向刚度和环缝影响范围的变化规律。结果表明,随横向刚度减小,截面受压区面积增大,隧道纵向等效刚度有效率减小;随环缝影响范围的增大,纵向等效刚度有效率减小。传统纵向等效连续化模型和修正的纵向等效连续化模型可以看作是该模型的特例。研究结果对盾构隧道纵向稳定性分析具有一定参考价值。     

广义的隧道塑性等效连续化模型研究

本文在传统纵向等效连续化模型基础之上,通过引入横向刚度有效率来考虑横向刚度的变化,对塑性状态下纵向等效连续化模型进行理论推导,得出考虑横向刚度有效率的塑性状态纵向等效抗弯刚度计算式,从而将盾构隧道横向刚度的变化与纵向等效刚度分析在塑性领域结合起来。结果表明,塑性状态下,随横向刚度减小,截面受压区面积增大,隧道纵向等效抗弯刚度有效率减小。传统纵向等效连续化模型可以看作是该模型的特例。本文的研究成果对于盾构隧道纵向变形分析具有一定的参考价值。     

考虑横向性能的盾构隧道纵向等效刚度分析

盾构隧道作为一个三维问题,其横向性能与纵向性能是密切联系的,将其横向和纵向割裂为两个平面问题,虽然可使问题简单化,但无法考虑纵横向性能的匹配关系。在横向修正惯用法的基础上,将横向弯曲刚度有效率引入到纵向等效连续化模型的推导中,对考虑横向刚度影响的盾构隧道纵向等效抗弯刚度进行理论推导,得到了考虑横向刚度有效率的纵向等效抗弯刚度计算式,从而初步将纵向刚度的分析与横向刚度的变化统一起来,进而也说明了盾构隧道纵、横向抗弯刚度的相关性和匹配性。实例分析表明：盾构隧道横向抗弯刚度的大小与纵向等效抗弯刚度关系密切,表现为同方向、近线性关系变化,即纵向抗弯刚度随横向抗弯刚度的增大而增大。     

类矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度解析解

结合类矩形盾构隧道截面特点,分别对中性轴位于截面上部边缘(环缝完全闭合)、截面上拱部、截面腰部和截面下拱部4种情况进行分析,并进一步考虑螺栓预紧力和环缝影响范围,推导得到类矩形盾构隧道的纵向等效抗弯刚度解析解,并对影响纵向等效刚度的相关因素进行探究.研究表明:当施加弯矩小于环缝启动弯矩时,环缝全部闭合,等效纵向抗弯刚度...     

轴力和弯矩共同作用下盾构隧道纵向非线性等效抗弯刚度研究

实际工程中,盾构隧道纵向弯矩和轴力可能同时存在,若按传统的纯弯等效抗弯刚度计算可能会带来较大误差。考虑轴力和弯矩共同作用对纵向弯曲变形的影响,提出5种弯曲模式,在经典的志波模型的基础上,建立盾构隧道纵向等效抗弯刚度计算模型,基于该模型开发了计算程序,以成都地铁3号线盾构隧道为实例,对其纵向等效抗弯刚度和管环张开量随轴力和弯矩的发展规律进行分析,并讨论弯曲模式的实用判别方法,求出变形过程的临界弯矩,最后给出纵向弯曲变形为线性和非线性的内力条件。研究发现:盾构隧道纵向变形随弯矩的发展过程可按轴力分为4类,各过程下管环张开量和等效抗弯刚度随弯矩的发展规律十分不同;轴力对等效抗弯刚度有显著影响,一般呈现压弯纯弯拉弯的规律。研究成果可应用于盾构隧道结构纵向力学分析、抗弯刚度分析等方面。     

盾构法隧道的纵向受力分析

本文借助等效连续化模型 ,把盾构法隧道假设为弹性地基上的弹塑性梁 ,着重研究了纵向不均匀荷载、不均匀沉降对隧道应力分布以及缝隙张开状况的影响。并以某越江隧道为工程实例 ,分析了隧道的受力变形。     

盾构法隧道的纵向刚度计算方法

为进行盾构法隧道的纵向变形与内力分析 ,对“等效连续梁模型”进行了深化 ,提出了盾构法隧道纵向拉压刚度与弯曲刚度的计算方法。并将此方法应用于上海市地铁二号线区间隧道的计算 ,为设计提供理论依据。     

盾构隧道纵向接头局部足尺试验研究

沿盾构隧道纵向,管片环与管片环之间的接头称之为纵向接头。纵向接头是变形的薄弱部位,在变形过程中受到相邻管片的约束,其受力特点与管片接头不同。文章首先采用数值模拟方法,研究纵向接头局部试验的可行性,然后开展纵向接头局部足尺试验,研究接头的受力变形特征,所得结论如下：对纵向接头进行分析时,对比整环模型及纵向等效刚度梁模型计算结果,两者接头张开量、螺栓应力相差在11%以内,管片结构塑性损伤区分布特征基本一致,故纵向等效刚度梁模型可作为纵向接头局部足尺试验的依据;纵向接头局部足尺试验时,纵向接头张开量的变化对轴力更加敏感,螺栓应变增长与环间力(轴力、弯矩)的增加基本保持一致。接缝转角在环间拉力下趋近于0,且追随环间弯矩的变化;各工况中构件表面混凝土最大拉应变出现在套筒侧管片外表面中部,最大压变出现在手孔侧管片的内表面。破坏试验中,纵向拉力3232kN时管片结构先于螺栓破坏,此时螺栓未达屈服强度。     

用刚度耦合模型进行墩台纵向力分配

通过分析连续桥面简支梁桥柔性墩台的纵向受力及变形特性,提出了新的计算模型—刚度耦合模型,用以进行柔性墩台纵向水平力的分配计算。给出算例,分别以刚度耦合模型和现有传统刚度模型进行计算,并对结果进行对比分析,得出刚度耦合模型更为安全的结论。     

基于BIM模型的地铁隧道施工纵向变形监测方法

传统的基于GPS模型监测方法,缺少施工过程模拟,导致监测结果不精准,面对该问题,提出了基于BIM模型的地铁隧道施工纵向变形监测方法。分析纵向变形成因,建立合适的高程和轴向网络,绘制纵向轴网和标高,由此确定建筑信息模型中各构件在模型中的相对位置。创建族单元,选择基准点,设定作业基点,模拟施工过程。设计监测点,确定监测周期,采用两段分析法求解纵向变形。由试验结果显示,该方法与实际监测结果最大误差为0.1mm,具有精准监测结果,为保证地铁隧道稳定运行奠定基础。     

基于杆系模型的脱硫塔地震作用分析

采用一维杆系模型和在大型通用有限元软件PATRAN-NASTRAN上建立的三维有限元模型分别对脱硫吸收塔进行了地震反应分析,并将其分析结果进行对比。研究表明,只要合理确定等效分布刚度和等效分布质量,杆系模型可以应用于在复杂三维壳体结构中进行地震反应分析,为该类工程结构的抗震设计提供可靠的依据。     

基于模型试验的盾构隧道纵向刚度分析

为探明盾构隧道纵向变形性能及抗弯刚度有效率的取值,基于模型试验,根据相似理论对通缝、错缝及匀质圆筒模型进行纵向模型试验研究。分别对3种纵向试验模型进行了加载试验,采用数据采集系统测试加载过程中的管片模型的纵向变形,得到了各级荷载下通缝、错缝及匀质圆筒模型纵向变形规律及其抗弯刚度有效率,并对试验结果进行对比分析。结果表明:1盾构隧道纵向变形与荷载基本呈线性关系;2通缝、错缝隧道纵向抗弯刚度有效率分别在0.18~0.39和0.20~0.40;3通缝和错缝隧道的纵向弯曲变形性能基本一致,错缝拼装效应对盾构隧道纵向变形的影响并不明显,研究成果可为盾构隧道的设计提供参考。     

相似材料模型实验中围岩垂直应力测试的实验研究

阐述了相似材料模型实验中测试模型采动过程中工作面顶板围岩应力形成的原理 ,以及测试方法和实验步骤 ,并分析了应力环式模型支架的工作特性与标定结果。两个实验实例表明 ,该方法能满足实验的需要 ,使模拟实验可定量化分析 ,其应用推进了支架与围岩相互作用关系的实验室研究。     

考虑碳化的地铁盾构隧道纵缝接头抗弯力学模型研究

长期服役的地铁盾构隧道内表面混凝土会产生碳化现象,从而改变纵缝接头的受力性能。针对地铁盾构隧道服役期混凝土碳化典型工况,考虑接缝面细部构造、正常及碳化混凝土不同非线性受力特性、接缝面接触特性以及螺栓预紧等因素,构建可以表征接缝面混凝土压碎、螺栓屈服以及接头极限状态的纵缝接头抗弯力学模型,并结合纵缝接头抗弯足尺试验对碳化后地铁盾构隧道纵缝接头的力学性能进行对比分析,验证工程设计适用性。研究结果表明：采用全积分形式进行纵缝接头混凝土本构关系运算,适用研究混凝土碳化的影响;负弯矩作用下,内表面边缘混凝土接触之前,混凝土碳化无明显的影响;接触之后,随着碳化厚度增加,螺栓应变、接缝张开量及压缩量等最大值均增大,极限弯矩也相应增大,但增幅不断减小;轴力不会对碳化后的纵缝接头力学性能产生明显耦合影响。     

提速线连续钢桁梁桥横向刚度限值分析

基于列车脱轨能量随机分析理论,提出了预防列车脱轨的桥梁横向刚度限值分析方法。运用此方法,制定了提速线3×80 m连续钢桁梁桥横向刚度限值,为修订铁路钢桥设计规范提供参考。     

地震荷载等效循环周数的预测模型

荷载等效循环周数的计算在分析地震动力响应中有重要作用。目前等效循环周数的计算方法大多是建立在累计损伤理论的基础上,这些方法一般需要已知地震时程曲线,而预测分析时并不知道实际的地震时程曲线,且等效转换处理较麻烦。为了解决以上问题,统计了涵盖不同震中距级别和震级级别的296条水平地震记录,计算出作用于相对密实度为45%的砂土的等效循环周数。基于统计分析的非线性混合效应模型,建立了单向及双向地震荷载等效循环周数与震级和震中距之间的预测模型。采用回归分析中常用的p值检验法及残差分布方法对预测模型进行检验,结果表明预测误差在合理范围内。通过实测值与预测值比较,证明了预测模型在统计意义上的可行性与准确性。