不同计算软件在盾构管片内力分析中的应用与比较

从盾构管片的计算模型与荷载模式入手，并结合工程实例，运用“同济曙光盾构隧道设计与分析软件”与Midas／civil软件进行盾构管片结构内力计算与比较，分析其结果的差异与原因，为计算软件的合理选取提供参考。     

地铁盾构隧道整环衬砌结构三维有限元分析

利用大型通用有限元软件ABAQUS建立地铁盾构隧道整环衬砌结构的三维有限元模型,计算分析衬砌环在试验荷载工况下的荷载—变形关系曲线、变形过程中隧道管片的内力发展过程;计算分析试验荷载工况下衬砌环直径变形量发展至一定收敛限值时,进行钢板加固,并继续计算完成荷载-变形全过程关系曲线、变形过程中隧道管片的内力发展过程。通过与试验结果的对比分析,有限元计算结果与试验结果两者的变化规律是一致的;计算结果在反映结构应力/应变分布规律方面有重要参考作用。     

盾构隧道衬砌内力计算与管片有限元仿真分析

以南京地铁隧道管片衬砌为例，通过分析盾构隧道衬砌的荷载状况，采用荷载-结构法计算整体式均质圆环截面的内力，并且用ANSYS9．0有限元软件对管片衬砌受力与变形情况进行了仿真分析，比较分析得出一些与实际工况相符的结论。     

地面卸载作用下软土大直径轨道交通盾构隧道结构变形预测

上海轨道交通L16采用外径为11.36 m的大直径盾构隧道,运营期邻近开挖卸载对大直径隧道的影响是隧道养护管理工作需要考虑的问题之一。借助有限元分析软件ABAQUS,建立包含内部结构的错缝拼装大直径轨道交通盾构隧道3D模型,计算分析隧道两侧土体对称开挖卸载工况下管片环的直径变形量、接缝张开量、中隔墙应力及石岩棉压缩量与土体开挖深度的关系。计算结果表明:模型每组拼装循环中的2个管片环受力变形基本一致;管片环整体变形呈"横鸭蛋"状;管片环变形与接缝变形在不同工况下达到规范规定的限值;中隔墙压应力的变化与石岩棉压缩量存在密切的关系。计算结果可为盾构隧道运营期的保护标准制订提供参考。     

大直径越江盾构隧道结构受力现场实测分析

以南京地铁3号线越江隧道为依托,通过对大直径越江盾构隧道3环管片周边荷载、钢筋应力进行监测,并对实测数据进行统计分析,探讨越江盾构隧道施工期以及施工后一段时间,盾构隧道荷载、受力变化特征,并根据现场实测应力计算盾构管片内力,采用修正惯用法和梁-弹簧法计算隧道衬砌内力,并与实测值进行比较。研究结果表明:盾构掘进过程会引起管片周边土体的扰动,管片壁后注浆及施工期的临时荷载会影响管片周边土压力分布及大小;管片内外侧钢筋应力变化规律与实测土压力变化趋势基本一致,管片实测应力开始趋于稳定时间相比实测土压力较短;梁-弹簧法计算管片内力与实测反算结果更吻合,实测反算轴力是计算轴力的2倍左右。研究成果可为大直径盾构越江隧道管片设计、施工提供参考。     

千秋关隧道结构设计计算

针对千秋关隧道的特殊地质条件,结合同济曙光公路隧道模块、有限元分析模块进行了结构的设计和计算,计算分别采用地层结构法和荷载结构法进行,两种计算结果均表明结构合理、安全。     

基于BIM技术的通用管片精细化建模及应用

以郑州地铁某盾构区间工程为背景,针对盾构隧道通用管片建模精细化程度低且施工选点困难等问题,应用BIM技术对通用管片精细化建模及点位控制进行研究。绘制三维隧道设计轴线(DTA),建立参数化双面楔形通用管片模型,通过设置参数关联自适应管片模型,实现对通用管片封顶块点位的控制,并参照DTA建立通用管片错缝拼装隧道模型。研究结果表明,先整体后局部的建模方法可以实现通用管片快速、准确建模,建立公式关联参数可以实现对管片模型拼装点位的控制,结合工况建立隧道模型指导管片施工。     

盾构管片工作性能试验研究

根据某一地铁隧道盾构管片进行钢筋受力、变形、围岩压力等方面的现场测试结果，研究了盾构管片在不同工况下的工作特性。通过围岩压力、钢筋受力、弯矩等计算分析，将实测模拟计算结果与设计值进行了比较，得到了设计方法的合理性结论。     

长期渗漏水条件下海陆相浅埋盾构隧道隧顶水土荷载计算

盾构隧道长期渗漏水严重影响着管片外侧水土荷载作用。通过理论分析获得隧顶上覆竖向平均渗透梯度表达式和考虑大主应力拱效应的侧向土压力系数计算公式,进一步构建考虑长期渗漏水效应的隧顶水土荷载计算模型,依托横琴隧道下穿马骝洲水道段两个典型断面的地质条件和水土荷载实测结果,对不同计算工况下的理论分析结果和现场实测值进行对比分析。得出以下主要结论:提出模型能够对海相段和陆相段的盾构隧道隧顶水土压力进行合理有效评价,相比Dimitrios Kolymbas有效应力法和Terzaghi总应力法,本文方法误差最小;随着土体内摩擦角增加,侧向土压力系数呈现先略减小后增大的变化规律,表明达到一定条件时土拱效应对侧向土压力系数才能起主导作用影响;隧顶水土荷载与隧道埋深直径比呈现增加速率逐渐衰减的正相关关系,与土体重度和管片外侧水头呈现线性正相关关系,与单宽渗漏水量呈现线性负相关关系。相关研究成果能够为我国水下盾构隧道合理设计提供理论依据。     

近距离重叠隧道管片荷载计算及实施方案研究

以武汉地铁钟家村站两端重叠隧道为例,对管片荷载计算及实施方案选择进行了研究。将上部隧道底部反力作用于夹层土上作为下部隧道的垂直荷载,利用SAP2000有限元软件,通过荷载-结构模型分析了不同工况下管片结构受力情况;利用Plaxis有限元软件,通过土层-结构模型分析验证了重叠隧道采用“先下后上”施工工序从管片受力、施工难度和风险角度均优于“先上后下”施工工序,并从同步注浆压力、注浆加固范围及临时钢支撑布置等方面分析确定适合该工程的加固措施。该研究成果可供类似工程参考借鉴。