我国内河最大沉管隧道最后一节沉管系泊成功

正目前我国内河在建的最大、最长城市道路沉管隧道——南昌红谷隧道,于2016年8月12日在赣江浮运最后一节沉管,提前2个月实现12节沉管预制、浮运的目标。据了解,南昌红谷隧道主线全长约2 650m,沉管段长1 329m,共12节管段,分2个批次在异地巨型干坞内预制。E11管节作为红谷隧道浮运的最后一节管节,长111 m,宽30 m,高8.3 m,重达2.5万t,历经5个小时出坞、浮运,于12日12时左右     

沉管隧道起浮和抗浮计算分析

沉管隧道结构设计与普通隧道的结构设计不同。沉管隧道管段不仅要满足结构受力要求,也要满足起浮及浮运期间的干舷高度,以及沉放和运营期间的抗浮安全系数要求。     

沉管隧道起浮和抗浮计算分析

沉管隧道结构设计与普通隧道的结构设计不同。沉管隧道管段不仅要满足结构受力要求,也要满足起浮及浮运期间的干舷高度,以及沉放和运营期间的抗浮安全系数要求。     

内河沉管隧道管节寄存系泊施工关键技术

广州某沉管隧道工程寄存系泊需经历龙舟水季节,管节受到的水流力较大,对系泊系统要求较高,通过对系泊布置设计、寄存期水流力及波浪力等计算,合理安排系泊施工,解决了内河沉管隧道在受大水流力影响下的安全系泊的问题,顺利完成了两段沉管管节的寄存系泊.     

横流条件下沉管管节浮运出坞接拖关键技术

南昌红谷隧道干坞位于隧址上游8.65 km赣江河漫滩上,管节在干坞预制完成及试浮检漏后经浮运出坞、拖轮接拖2个工况,形成浮运拖轮编队浮运至隧址沉放。管节浮运出坞、接拖处于横流条件下,易出现往下游搁浅及断缆等风险,通过对管节受到的水流力数值模拟和出坞接拖专用装置的配置,得出以下结论:1)需选择在水流速较小(≤0.6 m/s)的时间窗口进行;2)流速大于0.6 m/s浮运出坞,存在一定的风险,需采取紧急应对措施,如上游工程船施加拖拽、下游增设拖轮施加顶推;3)合理配置浮运出坞接拖的专用装置及出坞接拖的拖轮编队方式,能够确保浮运出坞安全可靠;4)在管节和拖轮上配置RTK-GPS、INS惯导及浮运监控系统软件,使指挥人员直观地了解管节的姿态,能够提供实时高效的辅助决策信息。     

江西南昌红谷隧道工程首节管节浮运沉放

<正>2015年6月10日,我国内河在建规模最大的城市道路沉管隧道——江西南昌红谷隧道工程迎来首节管节浮运、沉放。长115 m、宽30 m、高8.3 m、重2.8万t的管节浮运8.65 km顺利到达隧址。     

港珠澳大桥沉管隧道长大管节水动力性能试验研究

港珠澳大桥建设遇到颇多的挑战,其中6km长的海底沉管隧道是整个工程完成的关键控制节点之一,沉管管节的沉放等待、沉放过程中的水动力及运动响应是施工中必须认真考虑的。基于相似理论和相对运动概念,在拖曳水池完成沉管管节系列水动力学试验,得到沉管管节在不同风浪流载荷组合作用下的管节受力,可为港珠澳大桥海底沉管隧道的施工提供指导和建议。     

港珠澳大桥沉管隧道1/4足尺节段浇筑试验分析

港珠澳大桥沉管隧道是我国首次采取工厂化预制沉管管节,混凝土沉管管节在预制过程中的裂缝控制是工程中要解决的难题之一,必须在沉管预制施工前进行足尺节段浇筑试验,验证混凝土原材料、配合比、施工工艺以及裂缝控制措施的可行性及可靠性.在试浇块试验、数值模拟研究和局部块体试验的基础上,开展沉管1/4足尺节段浇筑试验,进一步调整配合比,优化施工工艺,发现各施工工艺存在的问题,最后通过温度、应变监测得到了沉管节段温度场和应变场的发展规律,为管节正式预制提供指导.     

沉埋隧道管段的连接形成

介绍了水下沉管隧道的施工工艺、对沉管隧道的连接进行了力学分析．从干舷、抗浮安全系数、沉管的结构高度、预制运输管段等方面，探讨了管段浮运问题，论述了管段的连接及防水处理，以推广该技术。     

沉管隧道接头水平压弯数值模拟研究

以红谷隧道为例,通过有限元软件建立精细化的沉管隧道管节及接头的力学模型,研究分析了接头在水平压弯情况下的力学性能,结果表明:接头转角随弯矩的增大而增大,随轴向压力的增大而减小;接头水平抗弯刚度随轴压力的增加而增大。     

Resistance of large caisson in floating transport considering the influence of air

This paper deals with the floating resistance of super large caisson by numerical simulation, and the influence of air resistance on the caisson, which is often ignored by previous researchers, is considered. The floating caisson of Taizhou Highway Bridge’s middle tower pier is investigated, and the software package FLUENT is used to simulate the floating process of large-scale rounded rectangular steel caisson. This simulation adopts the volume of fluid (VOF) model with water-air two-phase flow, which can take both the hydraulic resistance and air resistance into account. Subsequently, the analyses on hydraulic resistance and air resistance under different working conditions, such as different flow velocities and different draughts of water are performed, and the results are compared with those calculated by related empirical formula. The comparison shows that the air resistance takes up notable portion in the total resistance on the floating caisson, and the effect of air resistance on the safety of caisson should be paid sufficient attention to rather than be ignored.     

Resistance of large caisson in floating transport considering the influence of air

This paper deals with the floating resistance of super large caisson by numerical simulation, and the influence of air resistance on the caisson, which is often ignored by previous researchers, is considered. The floating caisson of Taizhou Highway Bridge’s middle tower pier is investigated, and the software package FLUENT is used to simulate the floating process of large-scale rounded rectangular steel caisson. This simulation adopts the volume of fluid (VOF) model with water-air two-phase flow, which can take both the hydraulic resistance and air resistance into account. Subsequently, the analyses on hydraulic resistance and air resistance under different working conditions, such as different flow velocities and different draughts of water are performed, and the results are compared with those calculated by related empirical formula. The comparison shows that the air resistance takes up notable portion in the total resistance on the floating caisson, and the effect of air resistance on the safety of caisson should be paid sufficient attention to rather than be ignored.     

沉管隧道半刚性管节节段接头力学性能数值模拟

接头是沉管隧道受力最薄弱的环节。依托实际工程建立了沉管隧道节段接头三维数值模型,研究了沉管隧道半刚性管节节段接头抗弯及抗剪力学性能,得到了接头受力与变形规律及接头抗弯、抗剪刚度变化规律。研究结果表明:(1)在压弯工况下,节段接头张开量与接头弯矩关系呈现三阶段变化规律,当接头张开量小于0.1 mm时,其抗弯刚度约占本体刚度的49%～87%,当接头张开量大于1 mm时,其抗弯刚度不足本体刚度的10%,初始预应力损失导致接头抗弯性能降低;(2)压剪工况下的接头抗剪性能主要由节段之间端面混凝土摩擦力提供,设置剪力键传力垫层可充分发挥节段接头端面混凝土摩擦抗剪力,提高接头整体抗剪性能;(3)在压弯工况下传力垫层不影响接头转动,而弯剪受力模式降低了传力垫层总受压荷载。     

沉管隧道基础注浆效果模拟试验研究

随着城市交通的快速发展,在跨海、跨江等工程中逐渐引入了沉管隧道施工,但也出现了基础不均匀沉降、灌浆不严实等问题。针对海底沉管隧道基础注浆过程,浆液流动特性、注浆充填效果评价等复杂技术问题,以舟山沈家门港海底隧道工程为背景,采用1:10相似模型试验方法系统研究了在设定注浆压力条件下浆液流动特性以及不同垫层粒径、不同垫层坡度和不同淤泥厚度的影响。在此基础上根据相似原理将模型试验结果合理拓展,建立了实际工程条件下基槽灌浆扩散半径、注浆压力与时间的相关关系,以期为沉管隧道工程设计和施工提供依据。     

沉管隧道地震响应分析的并行计算

采用全三维非线性建模方法建立了沉管隧道总体有限元模型,模型规模上节点总数超过100万,单元总数超过120万。由于系统的非线性,以及地震激励是一种时间历程,沉管隧道地震响应数值模拟的实质是一个超大规模非线性系统的瞬态响应计算问题,因此导致目前在地震安全性评价领域普遍采用的串行算法、串行软件和普通的计算机无法胜任此工作。根据所用超级计算机的体系结构特点,采用并行区域分解算法,通过对沉管隧道总体模型合理分区来进行地震响应分析。地震波载荷选用调幅后的唐山地震波,应用通用的非线性动力分析有限元程序LS-DYNA进行求解,计算结果可为隧道的抗震设计提供有力依据。     

上海外环沉管隧道大型管段浮运方法

管段浮运是沉管隧道施工的重要环节 ,本文以上海外环沉管隧道重量超过 4 10 0 0t的管段浮运为工程背景 ,首先介绍管段拖曳阻力的模型试验 ,然后说明拖轮配备、浮运工艺流程及浮筒助浮措施 ,最后简述黄浦江航道交通管制方法。     

沉管节段接头剪力键三维数值力学特性研究

基于ANSYS有限元软件,构建沉管节段三维数值模型,在节段接头处定义接触单元,采用只受压的杆单元模拟橡胶支座,并定义其为双折线材料。调节沉管下部土层的弹性模量与泊松比,模拟沉管隧道在不均匀荷载及沉降条件下的纵向弯曲与扭转工况。通过分析节段接头剪力键的应力及剪力分布特征,研究沉管接头剪力键在上述工况下的受力特性。并将数值结果与大比例尺节段接头剪力键模型试验结果相对比。主要结论:两类工况中,竖向剪力键承担了几乎全部的竖向剪力,但对水平方向的抗剪基本不起作用,而水平剪力键在两类工况中都产生了水平剪力;扭转工况中,地层较软一侧竖向剪力键剪力较大;在剪力键端头角点及与节段衔接处局部应力较大。     

城门洞型压力隧洞衬砌限裂配筋设计方法研究

以城门洞型无压隧洞改建为引水发电隧洞的限裂配筋设计方法为研究对象,综合分析衬砌开裂前后围岩–衬砌混凝土–钢筋的联合作用,建立起二维(平面应变问题)非线性有限元数值仿真分析模型,经分析得到运行期内水压力工况下衬砌中钢筋应力、衬砌混凝土拉应力、衬砌裂缝、裂缝宽度的分布规律、衬砌配筋设计结果,以及检修期外水压力工况下衬砌混凝土裂缝处的应力集中现象和衬砌配筋的验算结果。提出的衬砌限裂配筋设计方法较以往的方法考虑更多影响配筋结果的因素,使结果更符合水工压力隧洞的实际工况,对同类工程设计具有指导意义。     

层间孔隙岩溶影响隧洞稳定性的数值模拟研究

以重庆巴南区某引水工程为研究背景,采用基于流固耦合理论的二维有限元数值模拟方法,通过有限元软件ABAQUS对隧洞工程选取13个主要断面建立相应的数值模拟模型,分析不同位置水工隧洞断面的围岩在开挖过程中的应力、位移和涌水量变化情况,得出层间孔隙岩溶对隧洞开挖稳定性的影响并提出建议。研究结果表明:隧洞跨层时应力及位移均会产生复杂变化;透水层的存在一定程度上加快了应力消散,并减弱隧洞变形速度;隧洞涌水量与其在透水层中的面积大小有关。     

沉管隧道基础灌砂的实时无损检测试验研究

灌砂法已成为沉管隧道基础处理的主要施工方法,在灌砂过程中实施监测并对灌砂效果进行评价对确保基础灌砂施工质量显得尤为必要。本文依托南昌红谷隧道工程等比例基础灌砂模型试验,采用冲击映像法和全波场法相结合的无损检测方法,对灌砂前、灌砂后以及灌砂过程中砂积盘的扩散状况进行了监测。通过在不同灌砂工况下波形、时频以及成像剖面的分析,比较平均冲击响应强度的变化,建立起沉管隧道基础灌砂施工的实时无损检测方法。通过定义充盈率指标,实现对灌砂施工效果的定量评价。本试验研究成果将为实际沉管隧道基础灌砂施工的监测提供依据与技术支撑。