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。     

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。     

建筑物不均匀震陷机理的振动台实验研究

设计实现了结构-地基相互作用的振动台实验,研究了不均匀震陷机理。实验中结构和地基土均匀分布,输入单方向水平加速度时程,得到了结构和土体中加速度、动应力和不均匀震陷的分布并总结了其规律。实验表明:(1)结构基底地震动与自由场相比相差很大,对称位置的竖向加速度和动应力呈反对称分布;(2)反对称的竖向动应力使建筑物产生不均匀震陷。因此,地震波的不规则性对不均匀震陷所起的作用是重要的和不容忽视的。     

软弱地基土上建筑物不均匀震陷机理研究

从震害现象、理论分析、动三轴仪实验和大型振动台实验等几个方面 ,研究软弱地基土上建筑物不均匀震陷机理。分析结果表明 :建筑物不均匀震陷取决于地震波输入类型、土层类型及建筑物类型 ;一般情况下 ,地震波的不对称性和不规则性对建筑物不均匀震陷起重要作用 ,在土层较均匀和结构较对称时 ,建筑物仍可能出现明显的不均匀震陷 ,这时地震波的不对称性和不规则性起决定作用 ;目前常用的分析方法难以计算出建筑物不均匀震陷 ,无法给出与实际震害现象和实验相一致的结果 ,关键问题是现有土体残余应变势是以等幅谐波实验为基础的 ,没有考虑地震波的不对称和不规则性对土单元变形发展的影响这一必要条件     

晨报华源大厦不均匀震陷分析

以山东淄博晨报华源大厦为例,运用简化方法实现了对实际工程不均匀震陷分析。考虑了土层、建筑物荷载分配、地震动波形等影响因素对不均匀震陷的协同作用效果,依据不同超越概率下的地震动给出了建筑物不均匀震陷时程曲线。为晨报华源大厦的抗震设计提供了依据,也为同类重要工程的地震安全性评价工作提供了参考。     

可液化地基上建筑物不均匀震陷机制的振动台试验研究

设计实现了液化土–结构相互作用的振动台试验,试验包括地震波输入大型振动台试验和正弦波输入小型振动台试验。试验中建筑物模型和地基土均匀布置,输入单方向水平加速度时程,得到了建筑物对称基底动应力、孔压及建筑物对称顶点的不均匀震陷。研究结果表明:(1)模型对称基底的竖向动应力易呈反对称形式分布;(2)模型基底竖向动压应力对孔压增长有较大贡献;(3)输入波形不对称的地震波能够导致模型对称基底孔压分布不均衡及建筑物不均匀震陷;(4)输入正弦波,模型对称基底动应力及孔压差别不明显,模型将发生均匀震陷。     

地震作用下盾构法隧道的弹塑性受力分析

分析了地震时盾构法隧道发生震害的主要原因,利用可考虑盾构法隧道衬砌接头协同受力的等效连续化计算模型,建立了在地震行波和地震引起不均匀沉降作用下隧道弹塑性受力分析的简化方法,并举例介绍在上述两种地震作用下隧道内力的分析结果。     

不均匀液化场地考虑差异震陷的抗液化设计研究和应用北大核心CSCD

对规范中抗液化措施的适用性进行了讨论,指出了现有基于震陷量的抗液化研究的不足。提出了考虑场地液化等级、差异震陷引起的局部倾斜、建筑抗震设防类别的抗液化法,提出了局部倾斜控制值T。用有限元法分析了差异震陷对楼层侧移和构件内力的影响,结果表明,框架结构达到中等破坏对应的局部倾斜约0.009 2,剪力墙结构达到中等破坏对应的局部倾斜约0.007 7,与局部倾斜控制值较为吻合。介绍了抗液化法在某不均匀液化场地的工程应用,通过计算差异震陷,对不同楼栋采取了不同的抗液化措施,并对地基处理方案进行了比较和优化,弥补了规范关于不均匀液化场地选取抗液化措施的不足,可供其他项目参考。     

基础不均匀沉降对上部轻钢结构的受力影响分析

通过柱基间沉降差异对上部结构产生的受力影响分析,并结合多个计算算例和某工程质量事故,对轻钢结构厂房在结构设计时如何考虑基础不均匀沉降对上部结构的受力影响提出了相关建议。     

多腹板箱梁不均匀受力特性分析

结合工程实际,应用有限元软件MIDAS FEA建立空间实体模型,对支撑比大于4的大挑臂多腹板箱梁偏载作用下的腹板不均匀受力效应进行分析,比较不同支座间距下腹板偏载系数分布特点,探讨合理的偏载系数的取值,并作了适当的总结和归纳。     

地震作用下隧洞动力响应数值分析

运用FLAC^3D对某无衬砌土质隧洞在地震作用下的动力响应进行了研究,根据位移时程及剪应变增量的变化分析了其破坏机制和规律。计算结果表明:地震作用下由于隧洞临空面对地震波的放大效应,在离临空面一定距离的土体初始将产生一定的永久位移,之后随时间开始收敛,此处土体最终保持了稳定状态;而临空面附近的土体则完全处于屈服状态,位移不随时间收敛,一直向临空面滑移,直至破坏;最大剪应变增量首先出现在侧墙部位,随着地震的持续其范围迅速扩大并向拱顶延伸,同时在拱顶也出现最大剪应变区,当拱顶和侧墙最大剪应变区完全贯通时,隧洞就产生了整体破坏;剪应变增量随地震作用的时间而增大,但增长速率随着地震的持续而减小。研究结果为土质隧洞的抗震设计提供一定的借鉴。     

考虑地表沉降的盾构隧道掘进参数优化研究

盾构掘进过程中,掘进参数的控制是影响地表沉降的重要因素。基于盾构掘进对围岩的扰动机理,分析了正面附加推力、刀盘摩擦、盾壳摩擦和盾尾间隙造成的地表沉降,在此基础上,以地表沉降为评价指标,以千斤顶推力、刀盘转速和土舱压力等掘进参数为控制变量,建立最优控制问题进行掘进参数的优化,并运用于盾构隧道下穿既有铁路的施工中,验证了掘进参数优化方法的有效性。     

盾构隧道施工期引起的地面沉降计算方法探析

在对目前计算盾构隧道施工引起的地表沉降的理论方法和经验方法进行对比分析基础之上,提出了Peck公式与随机介质理论的相关性,探讨了实际工程应用中的地表沉降计算问题。通过地表沉降计算式结合反分析法,可计算盾构隧道施工对环境影响的允许沉降值,当超过允许值时,即可判定施工质量存在问题,应通过调整施工参数和操作方法,将地表沉降控制在允许范围内。     

基于地层损失的盾构沉降计算方法研究进展

近年来,越来越多的盾构隧道要穿越建筑密集区、重点建筑保护区和沉降敏感区,地面沉降的科学预测和合理控制成为亟待解决的问题。盾构法隧道施工诱发地面沉降的影响因素较多,但主要因素可归结为地层损失引起的地表移动。基于现有地层损失概念,按照经验-数学法和物理力学法体系论述了国内外盾构推进诱发地面沉降的研究进展,分析了现有研究方法的不足之处,对地层损失概念进行了重新界定,建立了基于沉降预测-施工控制的地层损失概念模型,提出了基于地面沉降-地层损失-施工参数联系通道的地面沉降控制流程。     

盾构隧道的纵向抗震分析研究

将盾构隧道简化为一维的杆系 ,其周围的土体看作是粘弹性材料 ,将隧道的纵向抗震问题简化为粘弹性地基中弹性杆系的振动问题 ,利用粘弹性地基中杆系振动的有限单元法 ,对盾构隧道进行纵向抗震分析。同时 ,根据盾构隧道接头的特点 ,用接头单元来模拟管片的纵向接头 ,并且推导出盾构隧道纵向接头刚度的表达式。最后对地震作用下接头刚度以及地基参数对隧道的内力及变形的影响情况进行了分析研究     

盾构隧道漏泥砂后结构响应分析

天津地铁津滨轻轨漏泥砂事故致使软土盾构隧道产生了不均匀沉降,导致隧道结构产生了次生变形和结构内力.依据弹性地基理论,对高斯地基纵向沉降曲线进行了修正,得到了此次事故后隧道结构纵向沉降拟合曲线,进一步得到隧道结构次生内力分布.结果显示,此次事故造成的最大次生弯矩为6 000kN·m、剪力为1.4kN,位于漏泥砂处;现场调查发现,漏点前后7 ～12环处,拱顶管片内侧裂损严重,且为受压破坏.对比现场调查,沉降曲线反映的事故后的结构响应是可靠的,同时分析了粘钢法加固后的稳定性.     

黄土地区隧道盾构法施工引起的地表沉降分析

盾构法施工在城市地下工程建设中有着广泛的应用前景.选取西安地铁二号线隧道,建立了盾构施工三维有限元模型,分析了隧道盾构法施工引起的地表沉降,并对影响地表沉降的有关因素进行了研究.所得到的结论对地铁隧道盾构施工具有一定的指导意义.     

盾构隧道开挖过程中地表沉降的离散元数值分析

采用离散单元法模拟分析了盾构隧道开挖过程中的地表沉降规律。首先建立了盾构隧道的离散元模型,然后对不同盾尾间隙下地表位移进行了大量的离散元数值模拟。研究结果表明,地表位移的沉降形式和Peck沉降形式一致,但是在数值方面存在一定的差别。     

盾构隧道纵向沉降模式及其结构响应

软弱地基的不均匀沉降导致隧道结构产生附加结构变形与次生内力,根据大量工程实测资料,总结了包含盾构隧道施工与长期使用阶段在内的隧道地基沉降的4种典型模式,然后基于弹性地基理论,分别推导并给出了这四种地基沉降模式下隧道结构的纵向变形及结构内力解析表达式,探讨了不同地基变形模式下隧道结构的响应规律,这为隧道的纵向设计及考虑纵向剪切传递影响的横向设计研究奠定了基础。     

泥水盾构隧道施工引起的地面沉降分析及预测

通过对杭州庆春路过江隧道泥水盾构施工地面沉降监测数据的分析,总结了地面沉降的特点及影响因素,并结合实测数据给出了地面沉降的修正双曲线预测公式.分析表明:Peck公式适用于杭州软土地层中泥水盾构施工引起的地面沉降预测,其中地面沉降槽宽度参数K取值0.25～0.32,地层损失率V1取值0.04％～0.33％.地面沉降主要为盾构脱离0～5 d或6d内的盾尾沉降以及扰动土体长期固结沉降,分别约占总沉降量的57.27％和41.08％.适当提高切口泥水及同步注浆压力使地面微隆,可以抵消部分地层损失,减少地面沉降.由地层损失引起的横断面地面沉降曲线较规则,基本呈现高斯曲线分布;而地面隆起变形较无规则,会使沉降曲线偏离高斯曲线分布.引入新参数C后的修正双曲线模型可用于泥水盾构软土地层中施工引起的地面沉降的预测.